汉武帝对浑邪王等匈奴将领进行了封赏，这样，汉王朝对匈奴所统辖的“河西走廊”发动的第二阶段战役便以汉王朝的全面胜利而结束。通过这一战役，汉王朝完全占据“河西走廊”，打通了西进西域的大门，同时也割裂了匈奴与羌人的联系，进一步削弱和孤立了匈奴，为最终战胜匈奴奠定了基础。
河西战役之后，匈奴的右部已基本被汉军消灭，剩下的是由匈奴伊稚斜单于直接统治的中部地区和由左贤王统治的东部。为了避免再次遭到汉军骑兵长途奔袭的打击，伊稚斜听信了投降匈奴的原汉军将领赵信的建设，将部队退到大漠以北地区，以逸待劳，消灭来犯的汉军。
河西战役之后，汉武帝刘彻为了最终战胜匈奴，永久解除来自北方的边患，积极备战，秣马厉兵，寻找战机与匈奴决战。
公元前119年，在经过两年的准备后，汉武帝决定由大将军卫青和骠骑将军霍去病各率50 000骑兵渡过大漠，分别寻找匈奴伊稚斜单于部和左贤王部，与他们决战。
公元前119年春，大将军卫青和骠骑将军霍去病各率50 000骑兵分别从定襄和代郡出发，向北进击匈奴。历史上著名的漠北战役开始了。
卫青一部出定襄后，从探听的消息得知，匈奴伊稚斜单于正率其主力部队在前方迎战。于是，卫青命前将军李广部与右将军赵食其部合兵一处，从东路前出，掩护自己的侧翼，攻击伊稚斜军的右侧。卫青自率主力迎战伊稚斜。
经过500多千米沙漠中的艰苦行军，卫青军渡过了浩瀚的大沙漠后，发现伊稚斜正率匈奴军主力在前严阵以待。卫青当即命令部队用武刚车“自环为营”，防止匈奴军的突然袭击。布置完阵营后，卫青派出5 000骑兵向匈奴军发起试探性进攻。伊稚斜也派出10 000骑兵前来接战，双方从日初战至日落，杀得天昏地暗。卫青见匈奴军忙于正面与汉军厮杀，忙命主力部队从左右两侧出击，将匈奴军包围。
伊稚斜见汉军将其包围，害怕兵败被杀，率贴身卫队数名骑兵冲出汉军包围圈向西北方向逃去。伊稚斜虽然逃走，但匈奴军并没有溃散，而是继续与汉军厮杀，双方伤亡都很惨重。后来从抓获的一个匈奴俘虏处得知，伊稚斜已逃走，卫青忙命一队轻骑兵前去追赶，随后他也率主力前往追赶。一直追了100千米，直至天放亮也未见伊稚斜的踪影。当卫青率主力重新寻找匈奴军作战时，匈奴军已溃逃。卫青率军追敌至颜山(今蒙古纳柱特山)赵信城，缴获了大量匈奴储存在此的军用物资后，放火将赵信城烧毁。胜利班师。此役，卫青军共消灭敌军10 000多人。
和卫青军一路斩杀敌人10 000多人相比，霍去病一部与匈奴左贤王的战斗胜利要大得多。
霍去病率军由代郡出塞，向北前进，越过荒无人烟的大沙漠，长驱直入1 000多千米，到达今俄罗斯贝加尔湖一带，与匈奴左贤王部遭遇。在霍去病军强大的打击下，左贤王军队大败。左贤王率领他的亲信将领弃军而逃，霍去病率军追至狼居胥山(今蒙古乌兰巴托以东)，杀匈奴比车耆王，俘获屯头王、韩王及匈奴将军、相国、当户、都尉等83人，斩获匈奴官兵70 443人，匈奴左贤王部全军覆灭。至此，汉王朝打击匈奴的第三阶段战役漠北战役又以汉军的全胜而告结束。如果说第一、第二阶段战役汉军斩了匈奴伊稚斜单于的右臂，那么，这第三阶段的战役就又断了他的左手。从此，伊稚斜单于成了身单力薄的“孤家寡人”。
汉武帝刘彻对汉军的漠北大捷非常高兴，为了表彰卫青、霍去病的赫赫战功，他在朝中设置了大司马的官职，卫青、霍去病同时被授予大司马的职务，其地位仅次于丞相。
漠北战役后，匈奴的主力军被大量歼灭，已无力再对汉王朝进行大规模的战争。而汉军在漠北战役中尽管取得了比较大的胜利，但其本身损失也非常惨重，伤亡数万将士，战马也损耗十多万匹。因此，汉军在短时间内也无法对匈奴采取大的军事行动。在此期间，抗击匈奴的第一功臣霍去病于公元前117年病逝。匈奴伊稚斜单于也于公元前114年抱恨而亡，因为正是从他开始匈奴开始衰落，多次被汉军打败，冒顿单于开创的伟业一去不复返。太子乌维即位，称乌维单于。
从漠北战役之后直至公元前103年这16年时间，即汉匈之间比较平静的时期，没有发生过大的战役。乌维单于当政10年后死去，其子乌师卢被立为单于，因其年少，被称为儿单于。匈奴统治集团见单于年幼，国力不济，便决定将国家远离汉王朝，向西北方向迁移。左贤王所部迁至云中以北地区，右贤王所部迁至酒泉、敦煌以北地区。这是匈奴自从漠南移至漠北之后，第二次大的迁移，是匈奴战略上处于劣势的表面现象。匈奴重心向西北方向移动，为若干年后匈奴逃离本土，远征西亚和欧洲埋下了伏笔。58xs8.com