汉武帝为雪高帝平城之耻与保卫汉族之安全，即位初年即展开与匈奴之斗争，经四十余年之奋战，在南边之南越，西南之西南夷，以及东北之朝鲜，已次第征服，扩张国土超于秦代，在北方与强大之匈奴长期作战，结果虽已恢复秦代之疆域，并开辟河西走廊而西通西域，在西自敦煌东接五原建立安全之新国防线，却并未能彻底征服匈奴；但匈奴经汉武帝四十余年不断之征伐与打击，其国力大大衰耗。汉朝经昭帝十余年之休息生养，至宣帝始再行大张征伐，并利用武帝结联乌孙以断匈奴右臂之战略，予匈奴以极大打击。然后趁匈奴连续之灾害及内乱，乃复用武帝已行而未收效之“以夷制夷”之策，始将匈奴分裂后予以制服。及至元帝，甘延寿陈汤二人将匈奴抗汉之最后势力郅支单于，击灭于康居(建昭三年，前36年)，汉伐匈奴之功，始告完成。
西汉与匈奴百年大战，双方皆以骑兵大集团为主要作战兵种，汉则有时辅以战车步兵，车步骑并用。此种大骑兵集团之作战特质，为利用骑兵之速度，发挥主动、机动、冲力与打击力，形成大规模之运动战。其作战之精神，唯在求会战与歼灭。因此，其作战方式与战法，则为远程挺进攻势，因粮于敌；迂回、包围、突破、奇袭、侧击等战法，以及屯田扩张、以夷制夷之策略运用和孤立匈奴之国际联盟政略等。众多战役中，重点记叙汉匈漠北大决战、陈汤灭郅支单于之战。
汉匈漠北大决战经过:元狩四年(前119年)春，汉武帝以河西已定，遂欲予匈奴单于本部以彻底之打击，驱之远遁，以安北边诸郡。乃与诸将议，以翕侯赵信为单于划计，以为汉军不能轻入漠北而久留。今因其计大举兵深入击之，必能达所望之目的，诸将皆从之。于是，武帝将汉军骑兵主力，分为两个大纵队，由大将军卫青及票骑将军霍去病二人统率，分向漠北进击。左、右两纵队，各率精骑五万，而敢力战深入之士，皆属票骑将军。又在两纵队之后，负转输辎重以补给军资之步兵尚数十万。当两纵队出塞时，塞阅官及私从马又十四万匹。此役诚乃空前之大举。盖武帝之志，企图以此一击而将匈奴单于击灭之也。
当武帝遣此两纵队大举北征时，判断匈奴单于所率之主力军必在西，故以票骑将军霍去病所率最精勇骑兵编成之军为左纵队出定襄(今和林格尔县地区)以击单于，以大将军卫青为右纵队出代郡(今蔚县东北)。但当霍去病出定襄，捕得俘虏，言单于在东。武帝乃改霍去病为右纵队出代，而令卫青出定襄。
匈奴单于闻汉军大举北征，亦召集诸将谋对敌之策。赵信为单于谋曰:“汉兵即渡漠，人马疲；匈奴可坐收虏耳。”其意，即汉军远渡漠北，人马困乏；可因其疲而击之，必可全胜而尽擒之。单于从其计，一面调集其右部精兵集中于漠北以待敌(约在今外蒙古库伦东南地区)，一面将其辎重远置北方，以准备大决战。
当卫青率军前进中，捕虏因知单于所居，乃自率精兵趋进，而改令前军李广与右军出东道以为掩护。青已出定襄塞干余里，约在今外蒙古车臣汗部西南地区，即见匈奴大军在当面严阵以待。于是，卫青先令武刚车(兵车)环绕为营，以防敌军之突袭。及车营已成，乃纵五千骑进击，以探匈奴实力；匈奴纵万骑迎击，绪战于以展开。是时前将军李广，右将军赵食其两军因无向导迷失道路，又以东道回远而水草少，故尚未抵达。
是项绪战，竟战至是日日没。正在激战之中，会大风起，沙砾击面，两军不能相见。于是，卫青即将主力军分为左右两翼以包围态势进击。因此匈奴军被包围攻击之后，单于见汉军甚众，而士马甚强，又在黄昏时际被包围，因唯恐军败被擒，遂乘六骡(驴种马，坚忍善走)，并率壮骑数百，突围向西北遁走。单于已走，汉军犹不知，仍在围攻冲杀中。因两军在能见度不佳中互相冲击混战，故均死伤甚众；及汉军左校捕获俘虏，始悉单于于未昏时，已突围去。青乃急使轻骑乘夜追之，而自率主力随后。匈奴兵在混战后，亦乘夜溃散败走。卫青追击至天明，行二百余里，不得单于，遂至寘颜山赵信城(按在今外蒙古库伦东西叼南、蒙古特间)，得匈奴积粟(即匈奴远其辎重处)食军，休军一日，悉烧其余粟凯旋而还。
此役左纵队斩首虏万九千级。青所率主力军还至漠南，前将军李广，右将军赵食其两军，始由东道来会师，广因失道被罪自杀，食其当斩，赎为庶人。
匈奴单于于突围后，夜间向西北方遁走，又遭汉军轻骑之追击，故失踪十余日。因此其右谷蠡王权称单于，以统其众者，亦十余日。设若汉此役不为俘虏之言所误，而仍以最精锐之霍去病当此路，则单于或已被擒矣。
右纵队票骑将军霍去病所率之五万精骑北出代郡(今蔚县东北)不带粮食，轻骑急进，至兴城(似在今多伦地区)，右北平太守路博德及渔阳太守解，均率师来会。军进抵梼余山(约今达里湖北方之山)，遂与匈奴左贤王展开激战。左贤王军大败，汉军斩获甚众，随即猛烈穷追，历度难候山，济弓庐之水，追至狼居胥山，祭于姑衍，登临翰海，然后凯旋而还。计此路汉军出代郡北征二千余里，斩单于近臣，及北车耆王，擒屯头韩王等三人，将军、相国、当户、都尉八十三人，斩首虏七万余人，左贤王率其十之一二残余遁走。又一次机动会战的大歼灭战也。
陈汤灭郅支单于之战经过:郅支单于已至康居，康居王以其东南疆之地使居之，其地东邻乌孙，南邻大宛，西邻大月氏。郅支以屡胜乌孙，乘胜而骄，又自以匈奴大国，威名尊重，乃对康居王渐不为礼，又杀康居王女及人民数百投入赖水中。又遣使责阖苏大宛诸国每岁向其贡献，并大发民筑郅支城。因此内外恶之。
汉元帝建昭三年(前36年)，西域都护骑都尉副校尉陈汤与西域都护骑都尉甘延寿谋灭郅支，汤曰:“夷狄畏服大种，其天性也。西域本属匈奴，今郅支单于威名远闻，侵凌乌孙、大宛，常为康居划计，欲降服之；如得此二国，北击伊列，西取安息，南排月氏、山离、乌戈，数年之间城郭诸国危矣。且郅支为人剽悍，好战伐，数取胜，久畜之必为西域患。郅支单于虽所在绝远，蛮夷无金城强弩之守，如发屯田吏士，驱从乌孙众兵，直指其城下；彼亡则无所之，守则不足自保；千载之功，可一朝而成也。”
延寿亦以为然，欲奏请之。但陈汤素沉勇有大虑，多策谋，喜奇功，勇决断，乃曰:“国家与公卿议大策，非凡所见，事必不从。”力主独断行之，延寿犹豫不听。是时适延寿久病，汤乃独矫制发城郭诸国兵，车师戊己校尉及屯田士等，集中大军，准备征进，延寿阻之不得乃听之。于是，陈汤增置扬威、白虎、合骑等校，合汉胡兵编成四万余人。乃于是年冬，将六校兵分为两路，陈汤率三校之兵从南道逾葱岭经大宛；余三校兵延寿自将之，自温宿国从北道，入赤谷城，过乌孙，至阗池西，两路均以郅支城为目标，采取钳形攻击。
是时，康居副王抱阗正将数千骑侵乌孙之赤谷城东，杀略乌孙千余人及畜产甚多，及闻汉兵已过乌孙，乃自后追击汉军辎重；汉使西域兵击破之，并擒获抱阗贵人，以所获马牛羊给军食，遂入康居界。旋汉两路军俱在距郅支单于城六十里之地会师，军无侵掠，又得当地康居之贵人怨郅支者相助为向导，因尽悉郅支之情。陈汤等至城下一里布阵，郅支单于亦发兵守城，并遣步骑出城迎战。于是，陈汤等乃以短兵在前，长兵居后，乘夜攻城，先烧土城外之木城，战至黎明，康居援兵万余亦被击退，郅支城遂被攻破，郅支单于重伤而死，斩郅支阏氏、太子及名王以下千五百余级，生虏百四十余，降者千余人。至此，唯一反汉之匈奴单于，遂告消灭。汉匈百年大战，亦于此告终。
点评:汉武帝对匈奴的打击力度是巨大的。汉朝富强，政府权力巩固；故能支持百余年之战争，中央权力始终巩固。自秦统一之后，民气方兴未艾，上下振奋，奋发进取之心理，充溢于新统一之全民族，是以人才辈出，四使各国之使者冒险犯难不绝于途。政治制度与兵制，自秦已建立完善，汉又从而改良，故国力乃臻于强大巩固，虽经百战而不撼摇。大实力、大气魄、大智慧之精彩演绎。