元光六年（公元前129年），匈奴兴兵南下，前锋直指上谷（今河北省怀来县）。汉武帝果断任命卫青为车骑将军，率领一万骑兵，迎击匈奴。卫青首次出征，便直捣龙城（匈奴祭扫天地祖先的地方），斩首700人，取得了胜利。这次胜利打破了匈奴不可战胜的神话，极大地鼓舞了汉军的士气。
元朔二年（公元前127年），匈奴集结大量兵力，进攻上谷、渔阳。卫青采用“迂回侧击”的战术，率领大军从云中出发，沿黄河北岸西进，绕到匈奴军的后方，迅速攻占高阙（今内蒙古杭锦后旗），切断了驻守河南地（今内蒙古河套地区）的匈奴白羊王、楼烦王同单于王庭的联系。然后，卫青又率精骑，飞兵南下，进到陇西，形成了对白羊王、楼烦王的包围。这一仗，汉军活捉敌兵数千人，夺取牲畜一百多万头，完全控制了河套地区。汉武帝在此修筑朔方城，设置朔方郡、五原郡，从内地迁徙十万人到那里定居，还修复了秦时蒙恬所筑的边塞和沿河的防御工事。河套地区的收复，解除了匈奴对长安的直接威胁，也为汉军进一步出击匈奴奠定了基础。
元狩二年（公元前121年），汉武帝任命霍去病为骠骑将军，率领一万骑兵，从陇西出发，进攻匈奴。霍去病采用“长途奔袭”的战术，越过焉支山（今甘肃山丹县境内）一千多里，与匈奴短兵相接，大获全胜，斩杀折兰王、卢胡王，俘虏浑邪王子及相国、都尉等，歼敌八千九百多人，缴获了休屠王的祭天金人。同年夏天，霍去病再次出兵，与公孙敖率领的部队分道进军。公孙敖部迷失方向，未能与霍去病会合。霍去病果断决定孤军深入，越过居延海（今内蒙古额济纳旗北），穿过小月氏部落，抵达祁连山，大破匈奴军，俘虏匈奴五王、五王母、单于阏氏、王子五十九人，相国、将军、当户、都尉六十三人，共歼敌三万余人。这次战役，使汉朝控制了河西地区，切断了匈奴与羌人的联系，为丝绸之路的开辟创造了条件。
元狩四年（公元前119年），汉武帝为了彻底消灭匈奴主力，发动了规模最大的一次远征。他派卫青、霍去病各率五万骑兵，分两路深入漠北，寻找匈奴主力决战。卫青率领的西路军，出定襄（今内蒙古和林格尔西北），北进一千多里，与匈奴单于主力相遇。卫青先以武刚车（一种有车棚的战车）环绕为营，稳住阵脚，然后派五千骑兵出击。匈奴单于也派出一万骑兵迎战。双方激战至黄昏，突然狂风大作，飞沙走石，卫青趁机派出两支骑兵，从左右两翼迂回包抄匈奴单于。单于见势不妙，率领数百名骑兵突围逃走。卫青乘胜追击，一直追到赵信城（今蒙古国杭爱山南麓），烧毁了匈奴的粮草后班师回朝。霍去病率领的东路军，出代郡（今河北蔚县东北），深入两千多里，与匈奴左贤王部接战。霍去病奋勇当先，大败左贤王，歼敌七万多人，俘虏匈奴屯头王、韩王等三人，将军、相国、当户、都尉等八十三人。霍去病乘胜追杀至狼居胥山（今蒙古国境内肯特山），在狼居胥山举行了祭天封礼，在姑衍山（今蒙古国肯特山以北）举行了祭地禅礼，兵锋一直逼至瀚海（今俄罗斯贝加尔湖）。
卫青、霍去病等将领多次出击匈奴的战役，取得了辉煌的战果。他们不仅歼灭了大量匈奴军队，还夺取了大片土地，使匈奴的势力受到了沉重打击。这些战役对汉朝边疆安全产生了深远的影响。首先，极大地削弱了匈奴的力量，使其不敢轻易南下侵扰汉朝边疆，保障了边疆地区百姓的生命财产安全。其次，拓展了汉朝的疆域，加强了汉朝对边疆地区的控制和管理。最后，为汉朝与西域各国的交流和往来创造了有利条件，促进了中西文化的交流和融合。
2．征服其他地区的行动
汉武帝刘彻在解决匈奴问题的同时，也将目光投向了其他地区，通过一系列军事行动，征服了闽越、南越、卫氏朝鲜、大宛等地区，极大地扩大了汉朝的疆域，促进了民族融合。
闽越地区位于今福建一带，在汉武帝时期，闽越王郢多次兴兵侵犯周边地区。建元三年（公元前138年），闽越进攻东瓯，东瓯向汉朝求救。汉武帝派严助征调会稽郡的军队，从海上救援东瓯。闽越见汉军到来，便撤兵而去。东瓯为避免再次受到闽越的威胁，请求内迁，汉武帝将其民众迁徙到江淮之间。建元六年（公元前135年），闽越王郢又进攻南越，南越向汉朝告急。汉武帝派王恢和韩安国分别从豫章、会稽出兵讨伐闽越。闽越王郢的弟弟余善害怕汉军的强大，便与族人合谋杀死郢，向汉朝投降。汉武帝立无诸之孙繇君丑为越繇王，后又封余善为东越王，共同治理闽越地区。元鼎六年（公元前111年），余善起兵反汉，汉武帝派横海将军韩说、楼船将军杨仆等率军进攻闽越。最终，闽越内部发生叛乱，余善被杀，汉武帝将闽越民众迁徙到江淮一带，闽越地区纳入汉朝版图。
南越地区包括今