但刘邦谨慎，再派娄敬前往匈奴查探。风雪漫天，学积阻路，异常难行，刘邦久等娄敬，毫无音讯，下令进军。娄敬顶风冒雪，快步奔回，在半道遇上前进的刘邦大军，刘邦问匈奴军事实力如何。娄敬所见与其他使者看到的一样，但却说出不一样的话。娄敬说：“大凡两军相交，彼此总是要让对方看到自己的强处。我去匈奴，只见弱民、疲军、瘦马，冒顿这样做，一定是想让我们以为匈奴势弱，他可能早已伏下精锐之师。我认为不可轻易对匈奴用军。”
然而此时刘邦已然发兵，三十多万大军全在路上，听到娄敬那使人丧气的话后，刘邦大发流氓脾气，厉声大骂他一通，遂驱军前进，囚娄敬于广武（今山西代县西南），也就是句注山下。
冒顿见汉军势大，一时难以抵御，于是领兵撤退。汉军见冒顿兵撤，大举追击，势如平原跑马，非常高兴。汉军一路追击，所遇全是老弱病残，畏惧之心大去，刘邦命三十多万大军全力追击。三十多万大军，虽然迎风冒雪，但毫无阻碍，如入无人之境，大踏步而行，毫不戒备。刘邦领着随行部队，轻轻松松地，比步兵先到平城（今山西大同市）。刘邦刚到平城，领兵视察白登，当即被冒顿派精锐骑兵围困于白登（今山西大同市东北），七日七夜衣食难继。
刘邦身陷白登，只见四野全是匈奴军。匈奴骑兵很彪悍，西方一队，全是白衣白马，十分威武；东方一队，全是青衣青马，肃然骇人；北方一队，全是黑衣黑马，雄壮无比；南方一队，全是红衣赤马，挺首昂然。刘邦心下暗悔，懊丧难言，急欲寻思脱身之计。
“陈平，我军被困，而大军未至，武力是行不通的，平日你计谋最多，说说该怎么办？”陈平是汉家谋士，刘邦很仰仗他的计策。
“我也知道匈奴势大，但绝没想到如此之大，还加上那万夫不当的韩王信。唯今之计，只有如此如此，此招虽是险招，但除此别无他法。否则我们再多困几日，就算不被打死，也将饿死。”
陈平究竟对刘邦说了什么妙计，司马迁和班固亦没有记载，后人就更不知了。据史书记载，陈平又使离间计，派巧舌如簧的使者，以厚礼兼卑辞游说冒顿的妻子阏氏。这阏氏立刻就对冒顿说：
“你是贤主，白手起家；刘邦也是，甚至起家时吃的苦比你还多。既然同是贤主，又何必互相为难呢？该当英雄惜英雄，好汉爱好汉！再说，依我看，就算你占据了汉人的土地，也守不住，你没注意到韩王信吗？他可是志向不小。这些天我见白登山上，整日云缠雾绕，似有仙气，我怕那刘邦是神人之子。如果他真的是神，我们匈奴可得罪不起！”
这几天白登山浓雾密集，能见度极低，致使冒顿弄不清刘邦的虚实，不敢贸然发兵攻打，阏氏这么一说，冒顿还真有点疑心。冒顿本已和王黄等人说好，冒顿以疲兵弱将引诱刘邦入伏，待冒顿困住刘邦，王黄等即刻发兵夹攻刘邦。可是冒顿的消息发出几日，眼见约期已过，仍不见王黄等人身影。冒顿疑云大起，害怕王黄等背约降汉，自己反遭其害。于是当机立断，命兵将让开一个小角，想看看刘邦虚实。
隆冬天气，大雾弥漫，久久不散。冒顿这一小角刚移动，陈平忙命兵将弯弓搭箭，紧紧簇拥刘邦逃亡。众弓箭手前后左右，弓拉得满满，每人手上都多上一支箭，心神专一，大气都不敢多出一口。刘邦刚逃出冒顿的包围，命夏侯婴即刻驾车奔逃，片刻间安全逃离白登，平安躲入平城。
史书没有记载陈平的计谋究竟是什么，因而后人无从得知王黄等失约于冒顿是否拜陈平所赐。但是，既然陈平是汉家谋士，当主人生死之际，用计岂会只用一条单计，不少史学家都认为陈平计出百端。
刘邦进入平城，大汉步军三十余万也汹汹涌涌地集聚城下。冒顿见汉军势大，而自己苦心经营的计谋已然落空，如果硬战，伤亡必大，因而引军后退。刘邦经白登之围，惊惧犹在，知道冒顿绝非善类，也下令班师回朝。刘邦被困白登，为大汉留下耻辱，匈奴渐渐骄横，不将汉军放在眼里。
刘邦撤军，兵过广武，放了娄敬，喟然说：“我不听你的话，致使被困平城，差点连命都没了。我已经斩了那些尽说‘匈奴可击’之人。”刘邦封娄敬为二千户，关内侯，赐号建信君。
陈平救驾有功，封为曲逆侯，享有曲逆的赋税。那曲逆是个极好的地方，房屋高大富丽，刘邦说他遍历天下，只有洛阳和曲逆两地为最。