匈奴军臣单于死，其弟左谷蠡王伊稚斜自立为单于，发兵攻破军臣单于太子于单。于单兵败降汉，汉武帝封其为涉安侯，不久死于汉。
伊稚斜单于即位后，对西汉边郡进行了更加频繁的袭扰。
匈奴右贤王对西汉收复河南地，筑朔方城，更是怨恨之极，数次进袭朔方，企图夺回河南地。
为了确保朔方，给予匈奴进一步的打击，汉武帝决定实施第二步战略计划，发兵十余万，进攻盘踞漠南的匈奴右贤王。汉军兵分两路，以西路军为主攻方向，由卫青直接统领3万骑兵，出高阙北进，并指挥游击将军苏建、强弩将军李沮、骑将军公孙贺、轻车将军李蔡等统兵数万，出朔方，直接进攻右贤王的王庭。东路军由大行李息、将军张次公率领，统数万骑兵，出右北平，进击匈奴左贤王，牵制其兵力，策应卫青军的进攻。
元春，卫青率大军出塞，乘夜悄悄包围了右贤王的王庭。右贤王自以为王庭距汉境遥远，汉军不可能奔袭至此，因此未做任何防备，当夜右贤王还喝醉了酒。卫青乘机指挥汉军发起突然进攻，匈奴立刻乱作一团，右贤王从梦中醒来，大惊失色，无法组织抵抗，急忙携爱妾，领数百精骑突围逃走。卫青急令轻骑校尉郭成等率军向北追击。郭成等追赶了数百里，见无法赶上，才返回。此战，汉军俘获右贤王部众男女15000人，裨王十余人，牲畜数十万头，大获全胜。李息、张次公统率的东路军也取得了胜利。
当汉军凯旋回至边塞时，汉武帝派出的使者手捧大将军印信赶到军中，拜卫青为大将军，加封食邑八千七百户，所有将领统归卫青指挥。其余各将也都被大加封赏。为了嘉奖卫青，汉武帝甚至封卫青3个尚在襁褓的儿子为侯，分别封为宜春侯、明安侯、发干侯。卫青推辞，汉武帝坚决不准。
为了寻歼匈奴，巩固边防，汉武帝令大将军卫青从定襄出兵，公孙敖做中将军，公孙贺为左将军，赵信为前将军，苏建做右将军，李广做后将军，李沮做强弩将军，率领十万骑兵出兵匈奴，卫青部斩杀敌人几千人而回。一个多月后，卫青部再从定襄出兵攻打匈奴，杀敌一万多人。
值得一提的是卫青的外甥、骠骑校尉霍去病初次参加对匈奴作战，时年仅17岁。他率800骑兵，追击数百里，斩获匈奴2000余人，杀伊稚斜单于大行父藉若侯产，俘单于叔父罗姑及匈奴相国、当户等高官，全身而返。汉武帝以其功冠全军，封为冠军侯，赐食邑二千五百户。
而另一路，卫青将赵信和苏建两支军队
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