西汉时期，汉政权的最大外来威胁是来自北方的匈奴。汉高帝时，采用刘敬献计，以宗室女为单于阏氏，岁奉匈奴丝絮酒米等财物，约为兄弟，冒顿单于的进犯稍有收敛。刘邦死后，冒顿公然致书吕后狂妄地宣称：“数至边境，愿游中国，”并以极其侮幔的词语戏弄吕后说：“陛下独立，孤偾独居。两主不乐，无以自虞（与娱同），愿以所有，易其所无。”对于这样露骨的挑衅和侮辱，西汉政府由于国力不足，无法抗击，吕后只得命人答书说：“单于不忘弊邑，赐之以书，弊邑恐惧。退日自图，年老气衰，发齿堕落，行步失度，单于过（误也）听，不足以自汗。弊邑无罪，宜在见赦。”卑躬屈膝到了无以复加的程度，最后还是献马、和亲，以求一时的安宁。
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文、景之世，冒顿死，其子老上、孙军臣相继立为匈奴单于。西汉政府虽然继续奉行和亲政策，通关市，厚馈赠，但仍无法遏止匈奴铁骑的侵犯和掳掠。文帝十四年（前166）冬，老上单于率骑兵十四万，侵入朝那（今宁夏同原西北）、萧关（今宁夏固原东南）、彭阳（今甘肃镇原东南），纵骑兵入烧回中宫（在今陕西陇县西北），前锋直抵雍县（今陕西风翔）、甘泉（今陕西淳化西北），距长安仅二百里。文帝命张相如为大将军。大发车骑前往抵御，用了一个多月的时间，才将匈奴骑兵逐出塞外。景帝时，著名政论家晁错曾提出“徙民实边”，亦兵亦农，亦耕亦战，以备匈奴的策略，为景帝采纳。吴楚反，匈奴欲与赵王合谋入边。后汉军破赵，匈奴亦罢兵。景帝仍然对匈奴实行和亲政策，但直至景帝末年，匈奴始终未能停止对汉朝边境进行小规模的骚扰。
匈奴婢女
建元元年（前140），武帝即位后，在西汉前期积累雄厚财富和平定七国之乱后形成的统一力量的基础上，决定对匈奴的侵扰进行大规模的反击。为了作好充分准备，在政治、外交和军事上采取了一系列措施。在政治上，武帝即位的第一年，即下令全国各地“举贤良方正直言极谏之士”，并亲自向他们策问古今的治国之道。《汉书·东方朔传》亦云：“武帝初即位，征天下举方正贤良文学材力之士，待以不次之位，四方之士多上书言得失。”武帝从中拔擢董仲舒、严助、朱买臣、司马相如、东方朔等人，予以破格任用。这样，汉王朝的中央和地方行政机构都增添了新的血液，扩大了封建统治的基础。在外交上，建元三年（前138），汉武帝得悉月氏王为匈奴所杀，月氏余众遁往西域、意图报复的情况后，决定派张骞出使西域，联合月氏夹击匈奴。此行虽然未能成功，但西汉政府因此对西域情况有了进一步了解，为孤立匈奴和尔后沟通西域起了一定作用。在军事上，汉武帝认识到，要想战胜匈奴，非建立一支骑兵部队不可。因为骑射是匈奴的长技，以前晁错在向汉文帝上《言兵事疏》中曾经谈到匈奴骑兵说：“上下山阪，出入溪涧，中国之马弗与（与犹如）也；险道倾仄（斜坡），且驰且射，中国之骑弗与也；风雨疲劳，饥渴不困，中国之人弗与也。”武帝即位后，针对这一情况，在过去马政建设的基础上，除令各郡县大量扩建骑兵外，中央也直接训练骑兵。当时设置的屯骑、越骑、长水、胡骑、虎贲、射声、中垒、步兵等八校尉，其中有四个是与建设骑兵有关的。在骑射训练方面，也以匈奴的技术为标准，一方面选召许多精于的“六郡良家子”为郎，担任皇帝的侍卫；另一方面，又雇用长于骑射的匈奴人，来担任教官。经过不断的努力，一支强大的训练有素的骑兵队伍终于建立起来，为对匈奴作战创造了极为有利的条件。
汉武帝对匈奴的反击战，开始于元光二年（前133）。是年夏六月，武帝命雁门马邑人聂宜出塞，引诱匈奴军臣单于进占马邑（今山西朔县），派遣李广、韩安国等五将军率汉军三十余万埋伏在马邑附近山谷中，待匈奴军队入伏后予以歼灭。军臣单于率匈奴骑兵十万人如期入武州塞（今山西左云县），行至距马邑百余里处，见畜群布野，无人管理，心生疑虑。继进至汉“亭”（边防设施）时，俘汉巡边尉史，得知汉方诱兵之计，军臣单于大惊，慌忙退归。自此以后，匈奴屡次大规模进攻西汉边郡，汉军也多次发动反击和进攻。在长期的战争中，影响较大的有汉攻匈奴的三次战役。
一、河南之战
元朔二年（前127）春，匈奴侵扰上谷（郡治在今河北怀来县东南）、渔阳（郡治在今北京密云县西南），杀掠吏民数千人。武帝采取胡骑东进、汉骑西击的避实就虚作战方针，命车骑将军卫青、将军李息出云中，沿河西进，对盘踞河套及其以南的匈奴楼烦王、自羊王的军队，进行突然袭击，歼灭数千人，获牛羊百余万头，乘胜进至高阙（塞名，在今内蒙古杭锦后旗东北），沿黄河折而南下，直达陇西（今甘肃临洮县），夺回河套南部地区，于其地设置朔方（郡治在今内蒙古杭锦旗北）、五原（郡治在今内蒙古包头西北）二郡，并重新修缮秦时所筑旧长城。同年夏，汉王朝募民十万口徙于朔方，以充实边防力量。
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匈奴贵族不甘心于河南的失败，于元朔三年和四年，又先后数次侵入代郡（郡洽在今河北蔚县西南）、雁门（郡治在今山西右玉县东南）、定襄（郡治在今内蒙古和林格尔西北）、上郡（郡治在今陕西延安），杀掠吏民数千人。元朔五年（前124）春，匈奴右贤王又数次侵扰朔方，企图夺回河南地区。武帝为了确保朔方，派将军卫青督苏建等六将军领兵十余万人出朔方、高阙，深入塞外六七百里，乘夜包围右贤王的王庭。右贤王酒醉，突遭袭击，在惊惶中，仅率壮骑数百人突围北逃。汉军虏获匈奴裨王（小王）以下一万五千人，获牲畜数十万头，大胜而归。武帝派使者迎接凯旋的汉军，在军中拜卫青为大将军，统领诸将。这次战役，巩固了汉王朝在战略要地河套南部的统治，不仅解除了匈奴对首都长安的严重威胁，而且构成了反击匈奴的前进基地，开始转入有利地位。
同年秋，匈奴又出动骑兵万人侵入代郡，大肆杀掠。为了进一步打击匈奴主力，巩固边防，武帝于元朔六年（前123）二月，命大将军卫青指挥公孙敖、公孙贺、赵信、苏建、李广、李沮等六将军，率领十万余骑，由定襄北进数百里，在漠南歼灭匈奴军数千人。卫青之甥、年仅十八岁的骠姚校尉霍去病，也率领八百精骑，参与战役，在战斗中冲锋陷阵，获得歼敌二千余人的辉煌战果。战后，全军返回定襄、云中、雁门，经过短期休整后，于夏四月再出定襄，击歼匈奴军万余人。但苏建和赵信率领的三千名骑兵，与匈奴单于军队遭遇，损失惨重，苏建突围逃回；赵信原是匈奴小王，在失败后又率残部八百余人投降匈奴。赵信向匈奴单于伊稚斜建议，将匈奴军队转移到大漠以北，以诱汉军，待其疲困，然后出而击之。伊稚斜单于纳其献计，决定暂作战略上的撤退，将主力远徙漠北。
二、河西之战
西汉河南之战的胜利，使匈奴在沙漠以南的广大地区，仅剩下东面左贤王和河西匈奴的军队。河西即今甘肃的武威、张掖、酒泉等地，因位于黄河以西，自古称为河西，义称河西走廊，向为中国通西域的道路。从这两方面匈奴军队力量来看，无疑是左贤王较强。但河西匈奴控扼通西域的要道，对汉朝的威胁，又较左贤王为重。在匈奴主力转移漠北，北部边防趋于缓和的情况下，武帝为了打开通西域的道路和巩固西北边防，于元狩二年（前121）春，命骠骑将军（“骠骑”是骁勇的意思）霍去病率领精骑一万人，由陇西出塞。汉军在霍去病的指挥下，勇猛向西挺进，经历五个匈奴王国（部落），转战六日，过焉支山（今甘肃山丹县东南）千余里，在皋兰山（今兰州黄河西）下，与匈奴短兵相接，击杀折兰王、卢胡王（一作卢侯王），俘虏浑邪王子及相国、都尉以下八千九百余人，并且缴获匈奴休屠王的祭天金人（佛像）。浑邪王、休屠王等率败军逃遁。
为了彻底歼灭河西匈奴有生力量，同年夏，霍去病与公孙敖率领数万骑兵，从北地郡（郡治在今甘肃省环县东南）出发，向河西进军。同时，张骞、李广领万余骑兵，从右北平（今河北省平泉县）出发，以左贤王为进攻目标，以策应霍去病的行动。
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李广率四千名骑兵先行，北进数百里，为匈奴左贤王的四万名骑兵包围，力战二日，死者过半，杀敌亦过当（超过相抵之数）。张骞率主力赶至，左贤王见不能取胜，乃引兵退去。汉军因疲劳过甚，亦未追击而还。
霍去病和公孙敖由北地出发后，以迅速行动向河西实施大迂回，越过居延泽（在今内蒙古西北部）、小月氏（未西迁而仍留居的月氏人），深入二千余里，在祁连山麓（今甘肃张掖西南）与浑邪王、休屠王的军队展开激战，获得决定性的胜利。计接受匈奴单桓王、酋涂王等两千五百人的投降，俘王子、根鼠潞军、当户、都尉等百余人，歼灭匈奴军队三万二千人。汉军亦损伤约十分之三。匈奴单于恼恨浑邪王、休屠王两次战败，损伤惨重，欲加诛罚。两王连遭汉军重创，士气受到严重挫折，又怕单于降罪，乃于是年秋共谋降汉，派使者向正在黄河沿岸督修城堡的大行（执掌异族归化投顺事务的官）李息接洽。武帝闻奏，恐匈奴诈降袭边，即令霍去病率军前往受降。休屠王临时反悔，为浑邪肇王所杀，部众也被兼并。霍去病率军渡河后，与浑邪王的部队对面相望。浑邪王属下裨将望见汉军，心存疑惧，不欲投降，准备逃走。当此紧要关头，霍去病当机立断，亲率精骑驰入匈奴营中，与浑邪王会晤，斩杀企图逃亡的八千人，并先遣浑邪王乘驲传先至行在所（长安），去见汉武帝。然后亲率匈奴投降官兵四万多人回到长安。其后，汉武帝将匈奴降众安置在陇西、北地、上郡、朔方、云中等沿边五郡，因其故俗为“五属国”。西汉王朝在浑邪王、休屠王故地陆续设立酒泉、武威、张掖、敦煌四郡，汉得河西四郡。不但阻断了匈奴与羌人的联系，而且沟通了内地与西域的直接交通，这对西汉和匈奴势力的消长，发生了显著的作用。河西水草肥美，匈奴失去河西，在经济上受到很大损失。所以匈奴人歌曰：“失我祁连山，使我六畜不蕃息；失我马支山，使我嫁妇无颜色。”
三、漠北之战
汉军在河西大捷以后，匈奴在军事形势上的右翼力量已经显著削弱；但单于兵力的中坚部分，对汉朝的威胁依然很大。河西之战的第二年，即元狩三年（前120）秋，匈奴又派骑兵数万人侵入右北平、定襄，杀掠吏民千余人，并企图引诱汉军深入，乘远道疲困予以歼灭。
古代山水画
汉武帝决心彻底解除来自匈奴的侵扰，为此目的，他一方面采取整理币制、专卖盐铁、加重商税等措施，以解决战时经济的困难；一方面乘匈奴势衰之际，集中兵力，深入打击其主力。元狞四年（前119）春，他召集众将商议进军漠北说：“翕侯赵信为单于画计，常以为汉兵不能度幕（沙漠）轻留（轻人久留），今大发卒，其势必得所欲。”他利用赵信的错误判断，因势利导，确定集中兵力、深人漠北、歼灭匈奴主力的作战方案。随即集中兵力十万人，组成两大骑兵集团，令卫青、霍去病各领骑兵五万，分东西两路，远征漠北。同时令李广为前将军，公孙贺为左将军，赵食其为右将军，曹襄为后将军，皆归卫青指挥。由于此次用兵，是准备在沙漠地区与匈奴主力决战，大量人马的物资供应和军需品的运输补给，对于战争的胜负至关重要。武帝在连年战争军马不足的情况下，决定组织“私负从马十四万匹”，随军行动；并以步兵数十万人，紧随大军之后转运辎重，以保证这次军事行动的后勤补给。
汉军大出击的消息传至匈奴，赵信向单于献策说：“汉军即度幕，人马疲，匈奴可坐收虏耳。”伊稚邪单于纳其议，将全部辎重转移至远北。以精兵待于漠北。汉军原拟由定襄北进，并由霍去病专力对付单于。但在进军途中，捕得匈奴俘虏，得知单于驻地所在，于是又改令霍去病从代郡出击，卫青仍按原定计划出定襄。卫青率领精兵直趋单于驻地，命令李广与赵食其合兵一处，从东道进发，约定在战场会齐。卫青率军出塞后，北进千余里，渡过大沙漠，望见伊稚邪单于的军队正严阵以待。卫青临危不惧，他下令用武刚车（四周及车顶用皮革做防护的兵车）自环为营，然后派出五千名精骑去向敌阵冲锋。伊稚邪也以万骑应战。这时，天近黄昏，狂风陡起，沙砾击面，两军对面不相见。卫青乘势派出部队从左右翼迂回，包围单于的营阵。单于见汉军人数众多，士气旺盛，自度不能取胜，慌忙骑上善走骡，率领数百名精骑，向西北方向突围逃去。两军激战至深夜，杀伤相当。卫青发现单于逃走，立刻派出轻骑连夜追击，匈奴人马纷纷溃散。及至天明，汉军深入二百余里，未获单于踪迹，计俘斩匈奴官兵一万九千人。汉军一直挺进到寅颜山（宾音田，寅颜山在今外蒙古纳拉特山）赵信城（赵信降匈奴后所建）。汉军在赵信城缴获匈奴大批积粟，补充了军用。大军驻留一日后，尽焚其城余粟奏凯而还。
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根据汉武帝的作战计划，霍去病统率的东路是主力军，因而配备兵力最强，所领骑兵皆“敢力战深入之士”，所属将领，如右北平太守路博德，北地都尉卫山，校尉李敢和徐自为等人，都是有名的猛将。他的部队中还有一部分是先前匈奴的降将，他们熟知地理，惯于在沙漠中行军。霍去病率军出代郡和右北平，北上行军二千余里，越过大沙漠，与匈奴左贤王军遭遇，大败左贤王，击溃其主力部队，俘获左贤王属下三个小王，将军、相国、当户、都尉等八十三人，捕斩七万四百余人。左贤王及其将领弃军逃走，汉军追至狼居胥山（今外蒙古乌兰巴托以东），在其主峰上建立高坛，祭告天地，然后班师凯旋。
这次漠北决战，卫青所到宾颜山和霍去病所到狼居胥山，都在瀚海大沙漠以北，已深人匈奴腹地。汉朝两路大军追击匈奴，出塞二千余里，共歼敌九万余人，夺回了匈奴在大漠以南的所有草地，“是后匈奴远遁，而漠南无王庭”，基本上解除了匈奴对汉朝的威胁。汉军亦有不小损失，士兵死亡数万人，军马十一万余匹。
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