同年夏，霍去病又与公孙敖率数万骑兵从北地郡（今甘肃永昌西）出发，进攻匈奴右贤王，以彻底歼灭河西匈奴有生力量。由于沿焉支山北正西挺进的公孙敖部迷失道路，未能如期会师，霍去病随机应变，率军越过居延海（今内蒙古自治区西北），由西北转向东南，深入2000多里，从祁连山麓猛攻浑邪、休屠二王侧翼，斩敌3万余，迫使匈奴退出河西走廊。匈奴为此悲歌：“失我祁连山，使我六畜不蕃息；失我焉支山，使我妇女无颜色。”
由于匈奴单于以战守不力，欲将浑邪、休屠二王问罪，二王决定降汉。汉武帝惟恐敌人行诈兵之术，命霍去病率万骑前往受降。霍去病尚在途中，休屠王已然反悔，浑邪王情急刺杀休屠王，收编其军队。惊闻风云突变，霍去病毅然率军渡黄河，令全军在四万余匈奴部队前列阵进逼。这时浑邪王部许多无诚意降汉的人，纷纷投转马头逃跑，阵营骚乱，颇有倾刻瓦解之势。霍去病当机立断，飞马跃入浑邪王阵中，抓住浑邪王，稳住了匈奴众部。再通过谈判，命浑邪王斩杀8000名作乱官兵，派人护送浑邪王赴长安，自己率领几万匈奴兵，功成而返。汉朝把归附的匈奴部众安置在陇西等五郡关塞附近，又沿祁连山至盐泽（今新疆罗布泊）筑边防城寨。在原休屠王、浑邪王驻地分设武威、张掖两郡与酒泉、敦煌总称河西四郡，既进一步孤立了匈奴，又打开了通往西域的道路。
公元前119年，汉朝决定派卫青、霍去病率骑兵5万，步兵几十万人合围漠北。霍去病出代郡（今河北蔚县一带）右北平（今河北平泉县一带），卫青出定襄（今内蒙和林格尔），分兵越过沙漠，寻求与单于决战。
根据沙漠作战的特点，霍去病大胆选用部分降汉的匈奴人和留居匈奴时间较长的汉人为军校，造成熟知匈奴军情和漠北物候的优势。率领有向导的轻骑兵，离开驻地，深入敌后，“取食于敌”，奔袭两千余里，寻找单于主力部队。由于单于主力西移，他又率部翻离候山（今何地不详），渡弓卢水（今蒙古克鲁伦河），与匈奴左贤王（辖匈奴东部地方的最高长官）部酣战。结果获匈奴顿头等3小王将军、相国、都尉等83人，共斩俘7万余人，匈奴左部几乎全军覆灭。霍去病与卫青胜利会师于瀚海（今贝加尔湖），为庆战功，在狼居胥山（今蒙古人民共和国德尔山）立祭天高坛，在姑衍山（今蒙古人民共和国乌兰巴托东）开祭地广场，后班师凯旋。此役收复大漠以南所有土地，并屯田筑垒防御匈奴。“匈奴远遁，而漠南无王庭”，解除了西汉初年以来匈奴对汉王朝的威胁，霍去病也晋升为大司马骠骑将军。 |
