合为一部，与大军分开行进，结果他们单独遇上伊稚斜单于军，3000余汉骑与数万匈奴骑兵搏杀，激战日余，汉军不支，苏建率部分精骑突围逃回。赵信原本是匈奴降将，降汉后受封翕侯，他见匈奴军势众，发生动摇，领800残军投降匈奴。卫青不愿擅杀大将，遣人将苏建送押长安。汉武帝赦免苏建，将其贬为庶人。
赵信降匈奴后，向伊稚斜单于献策，将匈奴人畜军队向北迁移，诱使汉军深入，乘其远来极疲时，再给予打击。伊稚斜单于见汉军日强，便采纳了这个建议，下令撤离漠南地区，向漠北远移。
在两出定襄的战役中，汉军改变了以前临战临时编组军队的作法，建立了中、左、右、前、后诸军，由大将军卫青统一指挥，并直接掌握强弩军，从而提高了诸军协同作战的能力。这是汉武帝对匈奴用兵以来，军队编组最为严密的一次。但在实战中，由于通信联络不畅，未能协调好右侧防卫军，导致其单独遇上匈奴单于军，3000余骑几乎全军覆没。汉军两出定襄，虽共歼敌19000骑，但并未达到袭歼伊稚斜单于本部的预期目的。汉武帝以这次军功不多，赏主帅卫青千金，未再益封。
匈奴不甘心失败，先后袭掠代郡、雁门、定襄、上郡。
三万匈奴骑兵向上郡攻去，英布领6万兵士对抗，最前迎击的是北美土著和第六军，北美土著的木盾没能挡住匈奴骑兵的弓箭，一批批的兵士中箭倒下，第六军的战车冲入骑兵中利用狼牙棒蒙咂，两万人拼光了，打死匈奴骑兵三千多人。