在这样情况下西汉朝廷被迫改变策略，在以“和亲”为缓兵之计的同时，加紧向关中地区移民，增加兵源。为了加强边郡兵源，西汉还在公元前169年接受晁错的建议，征募农民往边防线一带移民，号为“移民实边”。以后规模越来越大，汉武帝时期曾征发60万人前往边境实行屯田，且耕且战。

同时将沿边各郡转变为战时体制，给予各边郡郡守军事指挥权，不仅可以指挥调动各地到边郡服役的戍卒，还有权在当地征发兵役，应付紧急情况。各郡由郡尉担任日常的军队组织训练，太守在战时为最高指挥官，有权临时决断，无须请示朝廷。尤其说太守是行政长官，还不如说是军区司令。汉文帝时云中太守魏尚平日每5天宰头牛慰劳士兵，军营市场的租税给士兵改善伙食。得到士兵爱戴。有匈奴入侵就带兵反击。后来只因为上报战功多报了6个首级，就被逮捕判刑。说明对太守的考核是以边防为主的。著名的飞将军李广在哪一个边郡出现危机时就被紧急调任，在40多年里先后担任过7个边郡的太守，威名远扬。

西汉边郡军队主要任务是防御小规模的侵扰，军队分散部署，固守据点。在边境线设候、障之类的堡垒，有候官、障尉、候长。这些据点相隔白天目视所及的距离，发现情况白天燃烟、晚上点火，传递消息。在判明匈奴的主要进攻方向后，朝廷再出动野战军。如公元前166年匈奴14万骑兵入侵，斥候到达距长安不足两百里的甘泉（今陕西淳化一带）。朝廷紧急征调军队，在长安、上郡（今陕西榆林一带）、北地郡（今甘肃庆阳一带）、陇西郡（今甘肃临洮一带）这4个地区集结，形成对陕北高原上匈奴军队的袋形半包围态势。但汉军仍然避免与匈奴大规模会战，听凭匈奴饱掠月余后退走。公元前158年匈奴再次大举入侵上郡，汉军也相应集结于长安附近的霸上、细柳、棘门，以及北地郡、飞狐口（今河北涞源一带）、句注山（今山西代县一带），防备匈奴南下或东进。但当时汉朝的经济实力还养不起这些临时征发组编的大军，匈奴退走，集结的野战军也就解散。

汉武帝亲政（公元前135年），汉朝开始转变北方边防战略。公元前134年任命李广为骁骑将军，屯兵于云中郡（今内蒙托克托）；程不识为车骑将军，屯兵于雁门郡（今山西右玉）。这两支军队堵住了匈奴沿吕梁山入侵的道路，而当匈奴向东、向南进军时，也可以从侧面打击匈奴。可能是因为后勤问题的制约，不久就撤消了这一部署。但这是在边防线上部署野战机动部队的开始。

公元前133年汉武帝接受聂壹、王恢的建议，引诱匈奴进入马邑，汉军在两侧部署了30万人，打算进行一次决战。可密谋泄露，匈奴迅速退走。从此汉朝动员并部署了大量的骑兵，在边境以野战军展开机动作战。公元前129年，在匈奴袭扰上谷（今河北怀来一带），汉军从上谷、代郡、雁门、云中4路出击。第二年匈奴2万骑兵袭扰辽西（辽宁义县一带），汉军在辽西进行牵制，主力3万骑兵从雁门、代郡迂回出击，截击匈奴后路。公元前127年，汉军再次反击，在上谷等地牵制匈奴，主力5万骑兵进行大迂回作战，一举消灭在河套地区盘踞多年的匈奴楼烦、白羊部落，收复全部河套地区。