元朔六年春，也就是擊敗右賢王的第二年。劉徹派衛青率六路大軍十餘萬人從定襄出擊單于王庭。漢軍前後出現兩次，殺敵1。9萬餘人。然而漢軍卻也遭受挫折，蘇建和匈奴降將趙信率領一支3000人的騎兵遭遇善於主力苦戰一天傷亡慘重，趙信投降，蘇建孤身一人逃回大營。

（蘇建被廢為庶人後來又被啟用，他的兒子就是後來出使匈奴持節不屈在北海牧羊的蘇武）。然而這次出征卻見證了一位少年英雄的橫空出世，他率領一支800人的騎兵離開大軍單獨行動，奔襲數百里殲敵2028人，他就是衛青的外甥，年僅18歲的霍去病。

霍去病這次行動。還釣到了許多大魚，不僅斬殺了單于的祖父若侯產，以及相國、當戶等匈奴高官還俘虜了單于的姑父羅姑比，戰功全軍第一，被劉徹封為冠軍侯。霍去病的身世和他舅舅衛青幾乎如出一轍。平陽縣的衙役霍仲孺私通平陽侯府的奴婢衛青的二姐衛少兒，生下了私生子霍去病。

霍去病的三姨衛子夫顯貴以後，也把他帶進皇宮擔任皇帝的護衛。霍去病為人寡言少語，但做事有氣魄，敢做而且騎射水平高，深受劉徹賞識。元朔三年，出使西域的張騫回到漢朝。當初劉徹派他出使月氏，想聯合月氏一起對付匈奴，雖然月氏沒有答應，但張騫此行帶回了中亞、西亞地區大量地理資訊。

在黃河上游的西面，有一條西北走向的狹長走廊，南倚祁連山、北靠北山，叫做河西走廊。河西走廊連線西域與隴西。戰略位置十分重要。受祁連山夏季融化雪水的滋養，河西走廊是一片水草豐茂的草原，匈奴人把這裡作為重要的牧場，另外焉支山上盛產的紅花，還是匈奴婦女化妝品的重要來源。

匈奴人控制了河西走廊還可以聯合西南的羌人封鎖包圍漢朝的西部邊境，而漢朝一旦打通了河西走廊就可以打破包圍與西域各國乃至中西亞交往聯絡。元狩二年春，劉徹任命霍去病為驃騎將軍率1萬騎兵出隴西（今甘肅臨洮）霍去病跋山涉水向西奔襲途經五個匈奴王國，並不掠奪順從者的輜重和人口。

霍去病率部翻躍焉轉戰六天，向西北長驅直入1000多里短兵相接，斬殺折蘭王、盧胡王，俘虜渾邪王子及相國、都尉。繳獲休屠王的祭天金人，共斬首8000多級。這年夏天劉徹再次命霍去病、公孫敖出北地，分進合擊。

霍去病到達約定會師地點後，發現公孫敖部沒有按時到達，只好孤軍奮戰，穿越沙漠，到達居延海。霍去病越過居延海後，折向西南，奔襲祁連山下的小月氏，俘虜了酋途王及其手下2500人，斬首3。02萬人。此次征途長達2000多里。

霍去病此役還俘虜了無名匈奴小王5名匈奴小王的母親、單于的妻子，王子59人，相國將軍當戶都尉63人，漢軍大約損失了十分之三。漢朝奪取河西走廊後，先後在這裡設定了武威、、張掖、酒泉、敦煌四個郡加以管理。從此中原與西域來往密切逐漸走出了一條連線東西方文明的絲綢之路。

這年秋季，匈奴單于因駐守河西，多次被韓軍打敗而大怒，準備把他們招來殺掉。渾邪王乾脆殺死了休屠王，休屠王率領2萬部眾一起投降漢朝，劉徹擔心匈奴人詐降襲擊邊塞，於是派霍去病前往迎候，看到漢軍多數不想投降而想逃走。

霍去病快馬直插敵營與渾邪王相見，殺掉8000個逃兵，並讓渾邪王一人先行乘車到達行宮，再指揮匈奴人渡過黃河投降者近10萬人次後漢朝西北邊境的國防壓力大為減輕。回去並立下大功後流徹派人為他修建了驃騎將軍府邸，讓他去看看回去。還豪情地回答說：匈奴未滅，何以為家。

皇帝越發的賞識他。趙信投降匈奴後。單于遷徙到漠北草原隔著戈壁大漠漢朝的遠征騎兵就很難到達，但漢朝人發現如果用粟米餵養馬，馬匹就有足夠的耐力，跨越大漠。劉徹派衛青霍去病各領5萬騎兵遠征漠北，另外還有數10萬步兵和數萬運送輜重的馬匹。劉徹讓霍去病挑選精兵強將，從定襄出塞，進攻單于老家。

後來得到情報說單于往東去了，於是劉徹更改命令，讓霍去病從東邊的帶軍出戰，匈奴也派出1萬騎兵運站。雙方陸戰一天到黃昏時分，沙塵暴突起，衛青抓住戰機命左右兩翼包抄單于軍，單于見勢不妙。向西北突圍漢軍一路追擊俘虜斬殺1萬多人，自身傷亡慘重。衛青軍團一路追擊。

繳獲了匈奴的輜重糧草，大軍燒光了糧草才離開，此役眾總共斬獲1。9萬人。單于失聯了十多天才被匈奴人找到。霍去病出塞1000多里橫穿大漠後擊潰了右賢，其中包括單于匈奴王小王、將軍、相國、當戶、等匈奴貴族和官員80多人。霍去病往北追擊殲匈奴。在狼居婿山，從敵人手中獲得補給，雖然征途遙遠，卻沒有斷糧。

與愛惜部下，與士兵同甘共苦的衛青相比，少年得志的霍去病並不體恤士兵，出征時，劉徹送他十幾車食物歸來時車上丟棄了許多，剩餘的米和肉，而兵還有吃不飽飯的。霍去病頗有些紈絝子弟的習氣，在塞外打仗時，他計程車兵缺糧有點餓得站不起來，他卻饒有興致的畫出一塊場地踢上機場，足球比賽。

霍去病脾氣火爆，大戰時，李廣在沙漠迷了路為罪自殺，後來李廣的兒子李敢怨恨衛青刺傷了他，霍去病之後在打獵時射殺了李敢。大戰的三年後，僅23週歲的霍去病英年早逝，為了表彰他的蓋世奇功，劉徹在自己的陵墓旁給她修建了一座祁連山形狀的墳墓。