汉武帝不免震怒，意欲前往讨伐，特意就在上林苑凿通一池，号为昆明池，使士卒置筏于池中，练习水战，预备西讨。一面复擢升霍去病为骠骑将军，使他带领万骑，出击匈奴。
霍去病由陇西出击，迭攻匈奴守砦，转战六日，逾焉支山，深入千余里，杀楼兰王，枭卢侯王，擒住浑邪王子，及相国都尉，夺取休屠王祭天金人，斩获虏首八千九百余级，始奏凯还京。汉武帝赏霍去病之军功，加封食邑二千户。
过了数月，适当元狩二年的夏季，霍去病复与合骑侯公孙敖，率兵数万，再出北地，另派博望侯张骞，郎中令李广出击右北平。李广领骑兵四千人为前驱，张骞率万骑继进，先后相去数十里，匈奴左贤王探知汉兵入境，于是引铁骑四万人，前来抵御。途次与李广相逢，李广只有四千马队，如何挡得住匈奴四万胡骑？当即被他围住。李广却神色不变，独命其少子李敢，带着壮士数十骑，突围试敌。敢挺身径往，左持长槊，右执短刀，跃马陷阵，两手挑拨，杀开一条血路，穿通敌围，复从原路杀回，仍至广前，手下壮士，不过伤亡三五人，余皆无恙。颇有父风。军士本皆惶惧，见敢出入自如，却也胆壮起来，且闻敢回报道：“胡虏容易抵敌，不足为虑。”于是众心益安。李广令军士布着圆阵，面皆外向，四面堵住，胡兵不敢进逼，但用强弓四射，箭如飞蝗。李广之军虽然镇定，究竟避不过箭镞，多半伤亡。李广也令士卒返射，毙敌数千。嗣见箭干且尽，乃使士卒张弓勿发，自用有名的大黄箭，大黄弩名。专射敌将，每一发矢，无不奇中，接连射毙数人，匈奴人素来知道李广善射，统皆畏缩不前，惟四面守定圈子，未肯释围。相持至一日一夜，李广军队已不堪疲乏，个个面无人色，独李广仍抖擞精神，力持不懈。俟至天明，再与胡兵力战，杀伤过当。胡兵终恃众勿退，幸张骞驱着大队，前来援应，方得击退胡兵，救出李广，收兵南回。李广虽然善斗，其如命何！那骠骑将军霍去病，与公孙敖驰出塞外，中途相失，自引部曲急进，渡居延泽，过小月氐，至祁连山，一路顺风，势如破竹，斩首三万级，虏获尤多，方才凯旋。汉武帝叙功罚罪，分别定论，李广以寡敌众，兵死过半，功罪相抵，仅得免罚。张骞公孙敖延误军期，应坐死罪，赎为庶人。只霍去病三次大捷，功无与比，复加封五千户，连部下偏将，如赵破奴等，皆得侯封。
是时诸宿将部下，俱不如霍去病的精锐，霍去病又屡得天佑，深入无阻，匈奴人亦相戒生畏，不敢撄锋。至焉支祁连两山，被霍去病踏破，胡人为作歌谣云：“亡我祁连山，使我六畜不蕃息！失我焉支山，使我妇女无颜色。”
这种歌谣，传入内地，霍去病声威益盛。汉武帝曾经令霍去病学习孙吴兵法，霍去病道：“为将须随时运谋，何必定拘古法呢？”
汉武帝又替霍去病营宅，霍去病辞谢道：“匈奴未灭，何以家为？”这数语颇见忠勇，为他人所未及。汉武帝益加宠爱，比如大将军卫青。霍去病之父霍仲孺，前在平阳侯家为吏，故得私通卫少儿。少儿别嫁陈掌，霍仲孺亦自回平阳原籍。霍去病初不识父名，至入官后，方才知悉。此次北伐回军，道出河东，查知霍仲孺尚存，乃派吏前往迎接，始得父子聚首。霍仲孺已另娶一妇，生下一子名霍光，仲孺善生贵子，却也难得！年逾成童，颇有才慧。霍去病视若亲弟，令他随行，一面为父亲仲孺购置田宅，招买奴婢，使得安享天年，然后辞归。霍光随兄入都，补充郎官，大将军卫青，见外甥立功致贵，与己相似，当然欣慰。父子甥舅，同时五侯，真个是势倾朝右，烜赫绝伦。
当时京都中人私相艳羡，总以为卫氏贵显，全仗卫皇后一人，因编成一歌道：“生男无喜，生女无怒，独不见卫子夫，霸天下！”
卫青虽然偶有所闻，但也觉得不错，未尝相怪。无如妇人得宠，全靠姿色，一到中年，色衰爱弛，往往如此。卫皇后生了一男三女，渐渐的改变娇容，就是满头的鬒发，也脱落过半。汉武帝目为老妪，未免讨厌，另去宠爱了一位王夫人。这王夫人出身赵地，色艺动人，自从入选宫中，见幸汉武帝，也产下一男，取名为闳，与卫后确是劲敌。卫皇后之宠大不如前，卫氏一门，亦恐难保，当中有一个冷眼旁观的方士，进策大将军前，与决安危，顿令卫青如梦初醒，依策照行。有诗叹道：
到底光荣仗女兄，后宫色重战功轻；
盛衰得失寻常事，何必营营逐利名！
欲知这方士为谁，所献何策，容至下章说明。
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