唐代诗人刘驾《出塞》诗写道：“九土耕不尽，武皇犹征伐。”杜甫《兵车行》也有“边庭流血成海水，武皇开边意未已”的名句，都在借古讽今，批评当朝对外穷兵黩武的政策。而字面上所说的“武皇”，都是借指汉武帝。
汉武帝是历史上著名的以“征伐”“开边”成就大业的帝王。
汉武帝时代，以军事成功为条件实现了汉帝国的疆域扩张。其最重要的成就，是北边军事形势的改变。
匈奴游牧部族联盟的军事力量长期以来压迫着中国北边，使农耕生产的正常经营受到严重的威胁。在形势最严峻的时期，匈奴骑兵甚至曾经侵扰长安邻近地区。与匈奴的关系，成为汉武帝时代在对外关系方面所面临的最为严重、最为困难的问题。
汉武帝作为表现出非凡胆识的帝王，克服各种困难，发动了对于匈奴的反侵略战争。可以说，汉朝被匈奴欺负了几十年，到了汉武帝时，才开始真正还手。由于对于战争主动权的牢固把握，汉王朝对匈奴的战争后来又具有了以征服匈奴为目的的性质。
元光二年（公元前133年），汉武帝计划引诱匈奴人进占马邑（今山西朔县），以汉军三十万人伏击，企图一举歼灭匈奴军主力。不料被匈奴单于察觉，中途撤回全军。此后，匈奴屡屡犯边，汉军也多次发动反击和主动的进攻。
元朔二年（公元前127年），匈奴攻入上谷（郡治在今北京延庆西南）、渔阳（郡治在今北京密云西南），杀掠吏民。汉武帝命令卫青率数万大军从云中（郡治在今内蒙古托克托东北）沿黄河北岸迅速向西北挺进，一举攻占军事要塞高阙（今内蒙古乌拉特后旗东南），切断了占据河南地的匈奴白羊王、楼烦王所部与匈奴王廷间的联系。
随后，卫青又率军沿黄河西进，直下陇西（郡治在今甘肃临洮），完成了对白羊王、楼烦王所部的战略包围。
匈奴在河南地的防务全线崩溃之后，白羊王、楼烦王只得率残部逃出塞外。卫青以收复河南地的战功，被封为长平侯。
丧失河南地的匈奴贵族又连年率部袭扰汉边境。元朔五年（公元前124年），汉武帝又派遣卫青出击匈奴。卫青部经朔方（郡治在内蒙古乌拉特前旗南），出高阙，北出边塞六七百里，奔袭匈奴右贤王部成功。
卫青在军中被拜为大将军，取得了统率各路诸将的权力。这次战役的胜利，确保了朔方郡的安全，又切断了匈奴单于主力与占据河西地区的休屠王、浑邪王所部的联系。
元狩二年（公元前121年），骠骑将军霍去病率领汉军远征。霍去病自陇西出兵，过焉支山（今甘肃山丹东南），西北行千余里，数战数捷，缴获匈奴休屠王祭天金人。
同年夏季，又从北地（郡治在今甘肃庆阳西北）出击，逾居延海，南下祁连山，孤军辗转二千余里，在觻得（今甘肃张掖西北）一带大败匈奴军，斩杀三万二千余人，俘虏匈奴贵族五十九人，官吏六十三人。这次战役，沉重地打击了匈奴右部。
同年秋，浑邪王杀休屠王，率四万余众降汉。霍去病奉命受降，又在极复杂的情况下，坚定果敢地平定了匈奴部众的内部叛乱，使安置匈奴内附的计划得以成功。
霍去病年仅二十岁就立下赫赫战功，“匈奴未灭，何以家为”的报国情愫为千古传诵。
霍去病曾经先后六次出击匈奴，屡建奇功。《史记·卫将军骠骑列传》记载，汉武帝要为他修治第宅，他谢绝道：“匈奴未灭，无以家为也！”元狩六年（公元前117年），这位功勋卓著的青年将领病逝，终年不足三十岁。
汉武帝在河西休屠王、浑邪王故地设置酒泉（郡治在今甘肃酒泉）、武威（郡治在今甘肃武威）、张掖（郡治在今甘肃张掖西北）、敦煌（郡治在今甘肃敦煌西）四郡，从关东地区徙置数十万移民充实这一地区。
河西地区的安定，不仅断绝了匈奴人与羌人的联系，同时使西北地区的开发进入了新的纪元，打通了中原文化与西域文化交往的通路。这一举措，不仅对于中国历史的进程，具有重大意义，对于东方历史，甚至对于世界历史，也具有重大的意义。
汉王朝对匈奴作战的连续胜利，使得西北边境上的威胁基本解除。然而匈奴活动于汉王朝北边东部的左贤王的军队，始终没有遭受过沉重的打击，仍然在右北平（郡治在今内蒙古宁城西南）、定襄（郡治在今内蒙古和林格尔北）诸郡侵扰边地。而且匈奴主力退居大漠以北，以其具有飘忽若飞、出没无常的高度机动性方面的优势，依然威胁着汉王朝北部边地的正常的农耕生活。
元狩四年（公元前119年），汉武帝又发动了远征匈奴的规模空前的战略大决战。卫青率军从定襄出发，向北直进一千余里，战胜匈奴伊稚斜单于的主力，推进到位于阗颜山（在今蒙古杭爱山南端）的赵信城。
霍去病率军从代郡（郡治在今河北蔚县东北）出发，轻装疾进，长趋二千余里，在大漠击溃匈奴左贤王的主力，进军至狼居胥山（一说即今蒙古克鲁伦河之北的都图龙山），祭姑衍山（在今蒙古乌兰巴托东南）而还。
这次战役的胜利，使汉王朝在与匈奴的军力对比上占有了优势，一百多年来匈奴骑兵肆虐边地，对中原北边农耕经济造成严重破坏的局面得以扭转。
匈奴在军队主力以及人畜资产受到严重损失的情况下继续向北远遁，形成了漠南无王廷的形势。汉军占领了从朔方至于张掖、居延间的大片土地，保障了河西走廊的安全。
此后相当长的一段时间，匈奴已经无力向汉王朝发动大规模的军事进攻，汉与匈奴军事冲突的重心地域，也由东而西，转移到西域方向。
黄河流域的农耕民族，终于可以长舒一口气，从此能够安心生产了。