近有学者评道：“中国之教得孔子而后立，中国之政得秦皇而后行，中国之境得汉武而后定”，可见武帝的武功在历史上的重要地位，特别是他与匈奴交战连场，互有胜负。

北伐匈奴

汉朝初立，强悍的匈奴已常在掠边滋扰，汉初一直以甘词厚币的和亲政策，缓和两国冲突。武帝当太子时，便立志雪耻，即位第四年（十九岁）便派张骞出使西域，图与大月氏结盟，夹击匈奴。二十四岁，设计诱歼匈奴未成，汉遂断了和亲，积极备战。此后十四年，汉匈对战了七次，汉军收复了河南地区，又接受匈奴浑邪王率四万部众归降，拓疆至河西四郡。

卫青收复河南

河南，即今河套地区，距长安仅千余里，为兵家必争之地。武帝二十九岁时，起用匈奴最畏惧的李广防御东北，命卫青、李息西出雁门，反击屡来犯关的匈奴，歼敌数千。翌年，匈奴又扰东北上谷渔阳，武帝诈使卫青、李息北上援救，实则沿黄河西进，切断河南匈奴的退路，再沿河南下，突袭河南的匈奴楼烦、白羊王。两王措手不及，慌忙逃命，折兵数千，失牛羊百余万。汉武帝终于收复了秦亡后没入匈奴八十多年的河套地区，并置朔方郡徙十万民戍守。

霍去病初战沙场

收复了河南后，卫青先后三度再击匈奴。首战于武帝三十三岁时，卫青以精骑急行七百里作奇袭，活捉兵士万五，夺牲畜数十万；翌年二月，再率军十余万出击，匈奴畏而避战；四月再伐，杀万余人。此役，十八岁的霍去病以八百骑兵，远袭匈奴后方，歼敌二千余，初露其军事才华。两年后春，刚满二十岁的霍去病领精兵一万从陇西出发，转战六天，越过焉支山，深入匈奴境内千余里，与匈奴重兵接战，毙折兰、卢侯王，另杀获近九千人，重创浑邪和休屠王。

浑邪王拱让河西

同年夏，武帝再命霍去病与公孙敖率数万骑兵，自北地出塞，使张骞、李广领万四精骑，东线牵制匈奴。霍去病在公孙敖迷路下，孤军攻祈连山，与浑邪、休屠王激战，毙俘三万多人，虏单于阏氏（即妻子）、王母王子等。浑邪、休屠王恐单于怪罪严惩，相约向武帝投降。后休屠王反悔，浑邪王怒施突袭，杀休屠王，收其部众，率四万人降。武帝大悦，重赏浑邪王，散降部于沿边陇西、北地、朔方、云中、代五郡，建五属国供其保留原有风俗而居。

匈奴绝迹漠南

匈奴失河西，中部伊稚斜单于和东部左贤王恼恨，翌年分两路率数万骑掠汉边。武帝于是再筹决战，经一年准备，调集十万精骑，分由卫青和霍去病统领，东西两路征匈奴。卫青从定襄出，越大漠，北进千余里，大败匈奴单于主力，杀捕匈奴一万九千余人，单于仅率数百人逃，汉军追至赵信城，得匈奴大批屯粮而返。霍去病自代郡出，先诛北车耆王，败单于左大将，北进二千余里，与左贤王接战，大胜，毙俘七万四千人。匈奴元气大伤，远遁漠北，无力再犯汉边。

再伐匈奴

经过十四年的休整，汉匈之间在武帝五十四岁那年重启战幕。首战因为轻敌，赵破奴为接应匈奴叛将，以二万骑深入匈奴腹地二千里，在归程距汉边四百里时，受匈奴八万骑围攻，全军覆没。三年后，李广利率三万兵出击天山，初胜后败还。再两年，武帝聚二十万众分四师进击，单于亲率精骑十万迎战，反略占上风。至武帝六十七岁，当李广利出击匈奴之际，传来妻儿在长安被捕下狱的消息，军心大乱，李广利率七万部属投降。自此，匈奴气焰再张，但汉已无力再战。