公元前127年，匈奴再次入侵上谷和渔阳两郡，杀掳官民千余人，武帝闻报，大怒，决定更大规模地出击匈奴。卫青率四万骑兵从云中出塞向西迂回，在高阙(今内蒙古抗锦旗阴山西南长城口)与匈奴右贤王激战，然后直抵陇西，击败匈奴白羊王和楼烦王，俘获匈奴几千人，夺得牛羊一百多万头，收复贺兰山以东、狼山和大青山以南广大河套地区。漠南之役分为两个阶段。第一阶段度过黄河至高阙，获首二千三百级。第二阶段大军过古要塞榆溪，攀越梓岭，再次度过黄河，讨伐匈奴蒲泥王、符离王，斩获首级三千多级。漠南之战总斩首数达五千多级，获牲畜百余万，车辎不可计数。此战后匈奴白羊王和楼烦王在黄河以南的势力基本不复存在，汉帝国再度收复了以前秦朝所修建的朔方郡，黄河以南地区俱为汉帝国所控制。捷报传到长安，武帝大喜，专门派使者前去慰劳，并封卫青为长平侯，食邑三千八百户。漠南之役的规模虽然不是很大，战果也不是很丰硕，汉军很有可能没有遇到匈奴的真正主力，但漠南之役的地缘意义十分重大。收复了河南地以后，汉帝国的东线防区和西线防区完全贯通，形成了一个通畅的战略走廊。以前东、西个边郡各自为战的情形不复存在。从此之后，汉军的各路出击，都可以互为犄角，相互配合。更重要的是，河南地的收复使防线向北推进了一大步，抽掉了匈奴进犯中原的跳板，从而彻底消除了匈奴人对关中和长安的威胁。漢武帝隨後在河朔地區移民屯田，建立朔方郡，為將來對匈奴作戰打好了根據地。为纪念此战，汉武帝改年号为元朔。

公元前124年（元朔五年），匈奴右贤王因自己管辖的河南地被汉帝国占领而十分恼怒，他多次率兵侵扰朔方城。武帝于是决定大举反击。卫青率兵十万，分三路出塞攻击匈奴。：左路主力为卫青所部，约三万余骑从高阙出击；另有苏建、李沮、公孙贺、李蔡所部，从朔方出击，这几路皆受卫青节制。右路为李息、张次公率领，从右北平郡（今辽宁西北部、河北东北部）出击，目的是牵制左贤王部。卫青带三万骑兵日夜兼程，入塞六七百里以迅雷不及掩耳之势袭击了匈奴右贤王营地，右贤王带数百名骑兵逃走，其军大败。这次战役俘虏匈奴裨王(小王)十多人，男女一万五千多人，牛羊百万多头，是一次巨大的胜利。捷报传来，武帝大喜过望。大军还至塞上后，武帝遣使者持大将军印，到军中拜卫青为大将军，诸将皆归属其节制。

公元前123年（元朔六年）春，匈奴又侵入雁门、代郡、定襄等地。大将军卫青奉命从定襄郡出击，率公孙敖、公孙贺、赵信、苏建、李广、李沮等六将军以下十余万骑出击匈奴，进入茫茫沙漠，深入匈奴腹地“斩首数千级而还”。卫青收军回驻定襄，休养士马，准备再战。

同年夏天，卫青率六位将军再次从定襄出击，挥师北进，直入匈奴内百余里，“斩首虏万余人”。但由于轻敌，苏建、赵信率所部三千余骑遭遇匈奴单于所率主力，激战一日，汉军寡不敌众，死伤殆尽。赵信率八百余骑投降匈奴，苏建只身而还。后来单于听了赵信的建议，远走漠北。此役虽有一万数千首级的斩获，但损失了两支骑兵，且赵信投降匈奴。功过相抵，卫青没有得到赏赐。苏建被贬为庶人。