与合骑侯公孙敖将数万骑，分两路同时出北地。卫尉张骞，郎中令李广分两路出右北平。李广将四千骑先行。行有数百里。张骞将万骑在后，匈奴左贤王将四万骑包围了李广。李广手下军士皆恐。李广乃使其子李敢，独与数十骑冲入胡阵，左右冲突而还，告诉李广说：“胡虏容易对付。”于是军心始安。
李广布圆阵外向，胡兵急攻，矢下如雨。汉兵死者过半。而且汉军箭矢将尽。李广乃令军士持满不发，自己亲自持弓箭，射胡兵的裨将，杀数人。胡虏方才少退。这时夜幕已经降临，军士皆惊慌无人色，而李广意气自如，平静的调度军队。军中皆服其勇。明日复力战。死者过半，所杀伤亦超过了汉军阵亡的人数。危急关头，博望侯的大军赶到，匈奴军才解围而去。汉军疲敝，不能追赶，只好罢归。
依照汉法，博望侯留迟后期，当死。赎为庶人。李广军功自如，无赏。而骠骑将军霍去病，深入二千余里，与合骑侯相失。不能会师。骠骑将军越过居延，经过小月氏，至祁连山，得单桓酋涂王。及相国都尉以下，降者二千五百余人。斩首虏三万二百级。抓获裨小王七十余人。天子增封霍去病五千户。封其裨将有功者鹰击司马赵破奴为从票侯。校尉高不识为宜冠侯。校尉仆多为辉渠侯。合骑侯公孙敖坐行留不与骠骑将军会合，当斩，赎为庶人。当时诸宿将所将兵马，都不如骠骑将军的兵马精良，骠骑将军的兵马都是天下的精选。当然他也敢于深入，常与壮骑先大军而行，出兵亦有天幸，从没有遇到困绝的境地。而诸宿将常流落不偶，因此骠骑日以亲贵，和大将军平起平坐了。
匈奴入代。雁门，杀略数百人