出击河西地区，并且派平阳侯曹襄、骑侯公孙敖一同出征。

与此同时，刘彻还派郎中令李广、平陵侯苏建率领万余骑兵从右北平出击，进攻匈奴左贤王部。

而霍去病率领数万骑兵，从北地出发，与曹襄分道进军，向西进击匈奴。

霍去病出了北地后，深入匈奴腹地，让人意外的是，并没有遇到会合的公孙敖。

霍去病等不到公孙敖所在队伍，便独自率领骑兵按照原定作战计划，急速前进，采用纵深迂回作战方式，渡过黄河、向北越过贺兰山，涉过腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠，绕道居延海。

转而向北经由小月氏聚居地，再由西北向东南深入匈奴两千余里，在祁连山与合离山之间的弱水上游，对浑邪王、休屠王展开偷袭。

他所率的军队如同蛰伏的猛兽，在匈奴主力军队四周潜伏，等待猎物的到来，待到浑邪王、休屠王陷入包围圈，无处可逃时，立刻发动攻击，如同狂风暴雨。

而匈奴军队仓促应战，经过激烈战斗，霍去病歼灭匈奴三万与人，单恒王、酋涂王、相国、都尉等两千五百余人被迫投降，而且还俘虏了五个匈奴王和王妃，单于阏氏、王子等五十余人，汉军伤亡仅三千余人，算是将匈奴的家又一次给灭了。

至于浑邪王、休屠王率领参军逃走。

李广、苏建那支军队以李广为先锋，却出师不利，李广率领四千先头部队出发，苏建所率队伍中途遭遇沙尘暴，致使迷失方向，未按约定时间出击。

而李广军队已经北进数百里，被左贤王的四万骑兵团团围住，面对十倍与自身的敌人，李广应对并无过错，其子李敢也英勇杀敌，激战一天半，汉军死伤过半，而后曹襄率军支援，才解了李广的围，匈奴军又与曹襄激战一日，死伤万余人，见不能取胜，遂率剩余两万余人离开。

事后得知，不仅苏建被沙尘暴给困住，公孙敖也被困住，好不容易出来后，又遇到了匈奴的一支援军，还好曹襄即时支援，这也造成支援李广的时间晚了些。