当然，此时的汉武帝要大展宏图也具备了实力。经过上百年休养生息之后，特别是“文景之治”局面的出现，社会经济得到恢复和发展，国家进入繁荣时代，国力相当充沛。史书记载，官府“鄙都庾廪尽满，而府库余财”，甚至“京师之钱，累百巨万，贯朽而不可校；太仓之粟，陈陈相因，充溢露积于外，*不可食”。
同时民间经济也已经达到一定程度，“非遇水旱，则民人给家足”；“众庶街巷有马，阡陌之间成群”，汉初高祖皇帝仪仗队难以找到四匹相同颜色的良马的破败局面已经大大改观，为汉武帝出击匈奴奠定了强有利条件。
汉武帝从来降的匈奴人口中得知，西域的大月氏同匈奴发生了大规模冲突。国势日衰。以至于老上单于杀掉月氏国王，还把他的头颅割下来做成酒器。月氏人经过这次国难以后，被迫西迁伊犁河流域一带苟延残喘。但他们不忘故土，时刻准备复仇，并寻求外部力量帮助，共同与仇敌匈奴开战，汉武帝遂决定联合大月氏，下令选拔人才，出使西域，这才有了前文的张骞出使西域的壮举。
因为久等张骞等人不归，汉武帝已经开始了对于匈奴族的大规模用兵。
公元前129年），匈奴兴兵南下直指上谷（今河北省怀来县）。汉武帝任命卫青为车骑将军，率领一万骑兵，迎击匈奴。汉武帝分派四路出击。车骑将军卫青出上谷，骑将军公孙敖从代郡（治代县，今山西大同、河北蔚县一带），轻车将军公孙贺从云中（今内蒙古托克托东北），骁骑将军李广从雁门出兵。四路将领各率一万骑兵。
卫青首次出征，果敢冷静，深入险境，直捣匈奴祭天圣地龙城，首虏700人，取得胜利。另外三路，两路失败，一路无功而还。汉武帝看到只有卫青胜利凯旋，封卫青为关内侯。龙城之战是自汉初以来对战匈奴的首次胜利，为以后汉朝的进一步反击打下了良好的人心基础。
公元前129年，匈奴叩边，上万骑兵南下侵扰上谷。汉武帝任命卫青为车骑将军，率一万骑兵，出上谷迎击匈奴；又派出将军公孙敖从代郡，将军公孙贺从云中，李广从雁门出兵。
卫青首次出征，果敢冷静，大义凛然，一直深入匈奴圣地龙城，俘虏千人。而同时出兵的另外三路，有两路失败，一路无功而返，单独获胜凯旋的卫青被封为关内侯。龙城之战尽管国模不大，但是汉初以来对匈奴作战的首次胜利，为其后汉朝的进一步反击鼓舞了人心士气，作用不可低估。
公元前128年，车骑将军卫青再次出击，率领三万骑兵出雁门，杀向匈奴营地，斩首俘虏数千人，获得大捷。
公元前127年，匈奴再次大举进军袭扰上谷、渔阳，杀死辽西太守，打败渔阳守将，劫掠百姓数千人以及大量的财货牲畜。汉武帝派卫青率大军进攻匈奴盘踞的河套地区。卫青采用了“迂回侧击”战术，先是主力绕到匈奴军的西部后方，迅速攻占高阙，切断了驻守河套的匈奴白羊王、楼烦王等部同王庭的联系。而后又亲率精骑南下，到达陇县以西地区，形成了对白羊王、楼烦王的包围之势。
大战尽管惨烈，最终还是以汉军获胜结局，此战汉军再次俘虏匈奴兵数千人，夺取牲畜数百万头，终于收复了河套地区。
因为河套地区水草肥美，物产茂盛，又加上地理位置重要，西汉朝廷修筑了朔方城，又从内地迁徙十万人到此地定居，还修复了沿河的防御工事，加强军事建设，派重兵防守，暂时解除了匈奴骑兵对都城长安的直接威胁。
此战之后，卫青晋封长平侯，部下也多有封赏，可谓皆大欢喜。