匈奴在河西部署多支部落军队，分散于各战略要点，形成防御体系。霍去病率汉军骑兵迅速进击，六天内转战河西匈奴五国，以长途奔袭和快速突袭战术突破防线。
在离焉支山一千多里的皋兰山下，双方展开激烈遭遇战，霍去病身先士卒，汉军奋勇杀敌，喊杀声与马蹄声交织。
最终汉军大获全胜，杀敌八千九百多人，俘获匈奴浑邪王子、相国、都尉等重要人物，缴获大量物资和牲畜，并且夺走了匈奴祭天的核心道具祭天金人。
沉重打击匈奴在河西势力，振奋汉朝军民士气，也让匈奴意识到汉朝军事威胁已至河西。
同年夏天，第二次河西之战打响。
鉴于第一次河西之战后匈奴在河西仍有军事力量，汉武帝发起此次战役，此时匈奴警惕性提高、防御更严。
汉武帝任命霍去病为主将，与合骑侯公孙敖率部从北地郡出发，另有还有郎中令李广、卫尉张骞率部从不同方向配合，汉军总兵力数万人。
匈奴加强防御，集结军队，利用地形在重要通道和据点布防。
行军中，公孙敖迷失方向，未能如期与霍去病军会合，李广部因张骞部未能按时出塞，被左贤王的部队包围，激战二日后，直到张骞部赶到，匈奴左贤王才解围而去。
这里就要提一下卫、霍与李家之间有着复杂而悲剧性的纠葛。
公元前 119 年的漠北大战，飞将军李广因迷路延误战机后羞愧自杀。
李敢从李广部下处听闻此事与卫青有关，虽卫青决策致李广所部迷失方向并非故意，但李敢年轻气盛、鲁莽冲动，未究真相便冲入卫青大营痛击卫青，卫青因心怀愧疚且为人宽厚而选择隐忍，未向汉武帝告状。
霍去病作为卫青外甥，得知此事后对李敢怀恨在心，认为其行为是对舅舅的挑衅和对军令的蔑视。
公元前 118 年，李敢随汉武帝和大司马霍去病在甘泉宫狩猎时，霍去病趁无人之际暗箭射杀了李敢，汉武帝知晓后为包庇霍去病，对外宣称李敢是被鹿撞伤而死。
这一事件反映出当时权力斗争和个人恩怨对人物命运的影响，两位杰出将领一死一犯错，令人惋惜，也成了后世争议的话题。
霍去病果断独自率部前进，实施大纵深外线迂回作战，先渡黄河，北越贺兰山，穿越沙漠，绕道居延海后南沿弱水经小月氏，再转向东南深入匈奴境内 2000 余里。
在祁连山地区，汉军突袭匈奴防守薄弱处，匈奴仓促应战，在汉军强大攻势下阵脚大乱。
此役汉军俘虏酋涂王，降伏敌众2000余，杀敌30000余人，自身损失约十分之三。
两次河西之战的胜利，使汉朝完全控制河西走廊，得以设置武威、张掖、酒泉、敦煌四郡，打通与西域联系，为丝绸之路开辟和发展奠定军事基础，同时大大削弱匈奴整体实力，改变汉匈攻守易形的战略态势。
两次河西之战后，匈奴浑邪王和休屠王的部队损失惨重，领地大量丢失。
匈奴单于因此对他们极为恼怒，欲召回并处死二人。
浑邪王和休屠王知晓后，为求自保，决定向汉朝投降。
然而，在投降过程中出现变故，休屠王中途反悔，浑邪王为保计划顺利实施，杀了休屠王并兼并其部众。
当霍去病奉汉武帝之命率领汉军渡过黄河接应时，浑邪王的部众看到汉军，许多人不愿投降，纷纷逃窜。
霍去病见状，立刻骑马冲进浑邪王大营与其会面，稳定局势后，为防止更多人逃跑引发更大混乱，果断杀掉了企图逃跑的八千多名匈奴军士，以立威震慑众人。
最终，浑邪王成功带领自已和休屠王的四万余部众（号称十万）投降汉朝。
浑邪王到达长安后，汉武帝大喜，赏赐他数十万钱财，并封其为漯阴侯，赐予一万户封地，其手下四个小王如呼毒尼等也都被封为列侯。
同时，汉武帝将浑邪王部众安置在陇西、北地、朔方、云中、代五郡设立的属国，让他们保留自身习俗。
这一系列事件巩固了汉朝在河西地区的统治，加强了对西域的控制，为打通西域道路奠定了基础，也极大地影响了匈奴内部，加速了匈奴的分化和衰落。
元狩四年（公元前 119 年），匈奴将根据地迁到漠北，但仍不时南下掠夺。
汉武帝为彻底击溃匈奴，派卫青和霍去病各率五万精锐骑兵深入漠北。
霍去病从代郡出发，走东路向漠北进军。
他在离侯山、弓卢水击败匈奴后，向狼居胥山发起猛烈的攻击，取得斩虏70400余人、抓获匈奴头领三人的战绩，使匈奴左部势力基本消失。
此后，他在瀚海与卫青军会师，并在狼居胥山举行祭天仪式，在姑衍山举行祭地禅礼，这便是“封狼居胥”的典故。
而“封狼居胥”成为了华夏古代军事史上的一座不朽丰碑，象征着武将的伟大战功和至高荣誉，也成了后世每一位军人所向往的传奇境界和不懈追求的终极目标。
经此一役，匈奴远遁漠南，漠南无王庭。
此役基本解除匈奴对汉朝北方边境威胁，汉朝边境安宁，在汉匈关系中占据战略优势，增强民族自信心，促进民族交流融合，中原文化也得到更广泛传播，深深扎根于周边民族的心中。
朝堂之上，汉武帝还在为这位军事奇才规划着更宏伟的蓝图；民间，百姓们传颂着他的故事，将他视为大汉的英雄和希望。
然而，命运似乎也嫉妒霍去病那如璀璨星辰般耀眼的光芒，不愿让这样一位绝世神将在人间停留太久。
他就像是命运为了扭转汉匈战局而降下的神将，如今使命完成，便迫不及待地要将他召回。
元狩六年（公元前 117 年），年仅24岁的霍去病英年早逝。
汉武帝赐谥号“景桓”，为其举行隆重的葬礼，令他陪葬于茂陵，并仿照祁连山的形状为其修筑坟墓。
由于《史记》对其死因的记载较为模糊，仅用一个“卒”字简单带过，所以关于他的死因也存在多种猜测。
