1.马邑之谋——大规模反击战的序幕武帝元光元年（公元前134年），雁门马邑（今山西朔县）豪绅聂翁壹献计，建议乘匈奴与汉 和亲 ，疏于戒备之机，设计诱其入塞，以伏兵袭击，必能大获全胜。大行（官名。掌接待宾客）王恢十分赞同，力主依计而行。武帝心动，乃决定诱击匈奴军。
2.关市之战与雁门战役——马邑之谋后，汉匈关系日趋恶化，匈奴不断地袭扰汉边。但双方边境的关市却并未中断，匈奴欲从互通贸易中获得他们喜爱的西汉财物，如丝绸织绵、美酒食物等。西汉王朝则想利用关市诱击匈奴军。
3.汉军收复河南地之战——元朔二年（公元前127年）春，匈奴左贤王率骑兵大举入袭上谷、渔阳2郡，杀掠吏民数千人。汉武帝为争取主动，采取避实击虚，胡骑东进，汉骑西出的作战方针，命令卫青、李息率4万骑兵，出云中，沿黄河北岸西进，对占据河南地的匈奴楼烦王、白羊王发动突袭，收复河南地。
4.漠南之战西汉收复河南地的第二年，匈奴军臣单于死，其弟左谷蠡王伊稚斜自立为单于，发兵攻破军臣单于太子于单。于单兵败降汉，汉武帝封其为涉安侯，不久死于汉。
5.河西之战河西系指今甘肃的武威、张掖、酒泉等地，因位于黄河以西，自古称为河西，又因其为夹在祁连山（亦称南山）与合黎山之间的狭长地带，亦称河西走廊，是中原地区通往西域的咽喉要道。
6.漠北决战河西战役之后，匈奴势力遭到沉重打击，但伊稚斜单于仍未停止南下袭扰。元狩三年（公元前120年），匈奴两路大军，各数万骑，分入右北平及定襄，杀掠吏民千余人而去。
此时，西汉王朝由于长期对匈奴用兵，财政发生困难。汉武帝及时调整政策，实行整理币制、专卖盐铁、加重商税等措施，秣兵厉马，准备发动更大规模的进攻。
7.汉武帝元鼎三年（公元前114年），伊稚斜单于死，其子乌维立为单于。
此时，匈奴经过几年的休养，又逐渐聚集起来，恢复了战力。元鼎五年（公元前112年），匈奴一部袭扰河西、五原，常遮断河西走廊，又联合西羌进攻陇西和金城，对西汉威胁很大。元鼎六年（公元前111年），汉武帝令故太仆公孙贺率15000骑兵、从骠侯赵破奴将一万余骑兵，出塞寻歼匈奴军。
这是漠北决战后，汉军第一次出击匈奴。公孙贺出五原（今内蒙古五原），北进2千余里，至浮苴井（今蒙古乌兰巴托南）；赵破奴出令居（今甘肃永登西北），北进数千里，至匈奴河，皆不见匈奴一人，两路无功而还。但与匈奴联合的西羌，则被李息等军击败。
8.元封六年（公元前105年），匈奴乌维单于死。其子詹师卢（亦称乌师卢）立为单于，因年少，号 儿单于.匈奴又往西北迁徙，其左部与西汉云中相对，右部与酒泉、敦煌相对。汉武帝太初元年（公元前104年）冬，匈奴境内遇大雨雪，牲畜损失很大，儿单于又好杀伐，其内部极不稳定，人人自危，匈奴左大都尉欲杀儿单于，使人赴汉，请求西汉派兵接应。
太初二年（公元前103年）春，汉武帝命浞野侯赵破奴将2万骑兵出朔方，接应匈奴左大都尉。赵破奴与左大都尉约期在浚稽山汇合，然后一同北返。汉军出塞2千余里，将到浚稽山时，左大都尉准备起事，但事情败露。
儿单于杀左大都尉，发兵进攻汉军。赵破奴见匈奴军来攻，知左大都尉已失败，挥军击溃前来进攻的匈奴军，捕俘数千人，然后急速北归，撤至距汉境数百里时，匈奴军8万骑追上，将汉军包围。激战至晚间，赵破奴乘夜出营寻找水源，被匈奴军擒获。匈奴随即向汉军发动猛攻。汉军群龙无首，结果全军覆没。儿单于得胜大喜，次年，亲率大军进袭汉边，途中病死。其子年幼，匈奴立儿单于之季父、乌维单于之弟、右贤王句黎湖为单于。
太初三年（公元前102年），汉武帝派光禄勋徐自为出五原，向西北数百里，远者千里，沿途修筑城障列亭，一直到卢朐（山名），又令游击将军韩说、长平侯卫伉（卫青之子）沿城障列亭布防，并派强弩都尉路博德在居延泽筑城屯兵。同年秋，匈奴大举入侵云中、定襄、五原、朔方，杀掠数千人，打败数位汉二千石吏，并破坏徐自为所筑的亭障。与此同时，右贤王也率兵攻入酒泉、张掖，掠杀数千人。汉将任文领军急救，击退匈奴军，收复失地，夺回被掠人口、财物。是年冬，句黎湖单于病故，其弟左大都尉且鞮侯立为单于。
9.征服楼兰之战——楼兰位于塔里木盆地的东端，扼西汉通往西域的要冲。西南通扞泥、且末、小宛、精绝、于阗等国，北通车师（姑师），西北通焉耆、龟兹等，东当白龙堆，通敦煌。国都为楼兰城（今新疆罗布泊西北）。楼兰沙漠多，水草少，以畜牧业为主，农田不多。人口1万余，胜兵二、三千。
汉武帝通西域后，西汉使者经常往来途经楼兰，让楼兰供应粮食和饮水，一年中多至十几批，有的使者甚至劫掠楼兰人，引起楼兰的厌烦和不满。楼兰仰仗匈奴的支持，数次出兵攻劫、袭杀汉使，有时充当匈奴耳目，向其密报汉使动向，让匈奴出兵拦截汉使，使西汉与西域诸国的交通受到很大阻碍。
元封三年（公元前108年），汉武帝命从票侯赵破奴率兵数万击姑师（车师）及楼兰。姑师也多次袭杀汉使。赵破奴令数受楼兰追杀、拦截之苦的王恢为先锋，率700人，攻破楼兰，俘楼兰王。楼兰降服于西汉。汉武帝封王恢为浩侯。
10.与匈奴争夺车师（姑师）之战——车师，原名姑师，位于准噶尔盆地的东边缘，扼天山缺口。其国都在交河城（今新疆吐鲁番东北）。北通楼兰，西通焉耆、龟兹等，西北通乌孙，东北通匈奴。姑师对过往的汉使索要食粮、饮水等也甚感烦劳，常攻劫汉使，或充当匈奴耳目，让其出兵袭截汉使。
元封三年（公元前108年），汉武帝令从票侯赵破奴击破姑师，威震乌孙、大宛等西域诸国。其后姑师改称车师。因其距汉远，亲近匈奴，敌对过往汉使仍具有很大威胁。
天汉二年（公元前99年〕，汉武帝以匈奴降汉的介和王成娩为开陵侯（一称闿陵侯），率楼兰国兵击车师。匈奴遣右贤王率数万骑兵来救车师。汉军失利，退回。
征和四年（公元前89年），汉武帝令重合侯莽通（一称马通）率4万骑兵击匈奴，途经车师北。莽通令成娩率军中楼兰、尉犁、危须等西域6国兵，进攻车师，以扫除大军前进的障碍。6国兵将车师团团包围，车师投降，臣属于汉。
11.远征大宛之战——大宛，中亚古国，位于帕米尔西麓，锡尔河中、上游。该国出产良马，尤以汗血马著称，号称天马子。张骞第一次出使西域曾到过大宛，受到大宛王的热情接待。汉武帝听张骞说大宛出产良马，便遣使持千金及金马赴大宛求购。大宛王毋寡爱其宝马，不愿给汉，汉使以大军将至相威胁。毋寡认为西汉远在东方，不会派大军远袭大宛，乃袭杀汉使，掠走其财物。
汉武帝闻使者被杀，财物被劫，不禁大怒，立命李广利任贰师将军，发兵数万远征大宛。太初元年（公元前104年），李广利率军出征，一路所经各国都不愿向汉军提供食粮，饮水，闭城抗拒汉军。李广利只好逐个攻打，能攻取的，汉军可以得到一些粮食、饮水；连攻数日不能下者，只好绕城继进。汉军一路消耗过大，到达大宛东境郁成城时，仅剩数千人，且个个饥饿疲困。郁成城守军顽强抵御，汉军攻城不克，自己却伤亡惨重。李广利见汉军锐气已尽，连郁成城都不能攻克，更何况大宛都城了，于是下令撤军，回到敦煌。这次出征前后两年时间，汉军生还者不过十分之一、二。李广利上书请求罢兵，汉武帝十分不满，下令玉门关守将不许李广利军一人入关。李广利心中恐惧，只好屯兵敦煌。
太初二年（公元前103年）夏，浞野侯赵破奴击匈奴，其所部2万骑兵全军覆没。朝臣以为应停止进攻大宛，专力打击匈奴。汉武帝认为，大军已发，却不能降伏大宛小国，有损汉在西域的威望，西域诸国将轻视汉朝，不利于汉对西域的统治，因此他坚持要征服大宛。他将竭力反对出兵大宛的邓光等人下狱问罪，然后动员全国的力量准备第二次远征。他下令赦免囚徒，让他们从军，又调集恶少年 及边骑6万人，交李广利指挥，还有大量自愿从军者，远征军总数约10万之众。另外，还征集了牛10万头，马3万匹，驴、骆驼数以万计，驮运军粮及兵器弓弩等。受命参与这次军事行动的有50余位校尉。由于大宛城的用水都是引自城外，汉武帝下令征集了大批水工，用以断其水源，并利用引水入城之孔道攻入城内。为加强边郡防卫，汉武帝还增调戍甲卒18万，驻于酒泉、张掖以北，置居延、休屠2部都尉分统，卫宿敦煌，又发天下七科谪，负责给李广利军运送军粮。在去敦煌的路上，人车相连，络绎不绝。汉武帝还拜两位颇知马者为执驱马校尉，以待攻破大宛后挑选良马。
经过一年多的准备，太初四年（公元前101年），汉武帝命李广利再度远征大宛。这次汉军人多势众，声势浩大，沿途小国不敢对抗，纷纷开城出迎，供给食粮和饮水。只有轮台（今新疆轮台）抗拒汉军，闭城紧守。汉军攻数日，破城，屠轮台，此后无人敢挡。为了便于沿途获得足够的食粮和饮水，汉军分作数队西进，李广利率主力3万人首先抵大宛。大宛出兵迎敌，被汉军杀败，宛军退守郁成城，企图象上次那样拖垮汉军。李广利吸取教训，不再与郁成城守军纠缠，绕过该城，直袭大宛都城贵山城，首先切断其水源，然后将贵山城团团包围，日夜攻打，连攻40余日，破其外城，杀大宛勇将煎靡。大宛统治集团内部终于发生内讧，其贵人多怨大宛王毋寡匿宝马、杀汉使，招致如此大祸，于是共同杀死毋寡，遣使持毋寡首级赴汉营求和，表示愿将良马驱出供汉军挑选，如果不许和，则杀尽良马，与汉军血战到底。此时，康居派兵来救大宛，驻在附近。李广利又获知贵山内城已有汉人帮助宛人凿井取水，且存粮尚多，他与众将商议，首恶者毋寡已除，如果不许大宛降，其拼死坚守，汉军久攻不下，待汉军疲极，康居再来进攻，汉军就危险了，于是答应大宛的要求，停止进攻内城。大宛也赶出所有马匹，任汉军随意选取，同时还供给汉军大量粮食。汉军取其宝马数十匹，中等以下马3千余匹。又立大宛贵人中过去对汉亲善的昧蔡为大宛王，与他盟誓后，撤兵东归。汉军始终未能进入贵山城内城。从此大宛服属西汉。
12.降伏龟兹之战——
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