，听闻得前锋屡捷，还想进兵，不过一时未敢冒险，于是先遣派侦查骑兵四出，前往打探消息的虚实，然后再进。及得侦骑返报，统说冒顿部下，多是老弱残兵，不足深虑，如或往攻，定可得胜。汉高祖刘邦于是亲率大队，出发晋阳。同时镇压韩王信叛乱。随行的主要谋士是陈平、娄敬，将领有樊哙、夏侯婴、周勃等。

汉朝军队进入太原郡后，连连取胜，特别是铜鞮（今山西省沁县一带）一战，大获全胜，使韩王信军队遭到重大伤亡，其部下将领王喜被汉军杀死，韩王信逃奔到匈奴。韩王信的将领白土人曼丘臣、王黄等拥立战国时赵国后代赵利为王，聚集韩王信的残兵败将，准备再次与匈奴合谋攻打汉军。

冒顿单于派左、右贤王各带兵一万多骑与王黄等屯兵广武（山西省代县西南阳明堡镇）以南至晋阳一带，企图阻挡汉军北进。汉军乘胜追击，在晋阳打败了韩王信与匈奴的联军，乘胜追至离石（今山西省吕梁市离石区），再次击败韩王信与匈奴的联军。匈奴再次在楼烦西北集结兵力，被汉骑兵部队击溃。

由于汉军节节胜利，产生了麻痹轻敌的思想。汉高祖刘邦到达晋阳后，听说匈奴驻兵于代谷（今山西省繁峙县至原平市一带），于是先派人侦察冒顿虚实。而冒顿单于将其精锐士兵、肥壮牛马等隐藏起来，只显露出年老弱小的士兵和瘦弱的牲畜，派去的使臣十余批回来都说匈奴可以攻击。汉高祖刘邦派刘敬（娄敬）再去出使匈奴，他回来报告说：“两国交兵，这时该炫耀显示自己的长处才是。现在我去那里，只看到瘦弱的牲畜和老弱的士兵，这一定是故意显露自己的短处，而埋伏奇兵来争取胜利。我以为匈奴是不能攻打的。”这时汉朝军队已经越过了句注山，二十万大军已经出征。高祖刘邦听了刘敬的话非常恼怒，骂刘敬道：“齐国孬种！凭着两片嘴捞得官做，现在竟敢胡言乱语阻碍我的大军。”就用镣铐把刘敬拘禁起来押在广武县，准备凯旋后进行处罚。

汉高祖刘邦率轻骑先到达平城（今山西省大同市），此时，汉朝的大军还未完全赶到。冒顿单于在白登山设下埋伏。高祖刘邦带领兵马一进入包围圈，冒顿单于马上指挥40万匈奴大军，将汉高祖刘邦的兵马围困在白登山，使汉军内无粮草、外无援兵，不能相救。

汉高祖刘邦发现被包围后，组织突围，经过几次激烈战斗，也没有突围出去。之后，冒顿单于率领骑兵从四面进行围攻：匈奴骑兵西面的是清一色白马，东面是一色青马，北面是一色黑马，南面是一色红马，企图将汉军冲散。结果，