元狩四年(前119年),大将军卫青与骠骑将军霍去病深入漠北打击匈奴。李广多次请求随军出征,武帝认为他年老未被启用。直到元狩六年才被任命为前将军,随卫青出征。出塞,卫青得知单于的驻扎地,卫青决定自率精锐部队与刚失去了侯位的好友公孙敖一同袭击单于,希望能够立功。而命前将军李广与右将军赵食其从东路出击。东路道迂回且远,水草极少,不利于行军。李广亲自请求为先锋,说:“臣部为前将军,今大将军乃徙令臣出东道,且臣结发而与匈奴战,今乃一得当单于,臣愿居前,先死单于。”(《史记·李将军列传》)可是卫青曾暗中受到武帝的嘱咐,认为李广年老又命数不好,不要让他与单于正面对阵。李广坚决拒绝调动。卫青不接受他的请求,命令长史下道文书,让李广赶快到所在部队去,照文书说的办。李广没有向卫青告辞就动身了,内心极其恼怒地回到营中,领兵与右将军会合,从东路出发。部队因无向导,迷失了道路,落在大将军后面,耽误了约定的军期。漠北之战,李广赵食其战时不曾赶到,“见单于兵陈而待”,卫青当机立断,创造性地运用车骑协同的新战术,命令部队以武刚车“自环为营”,以防止匈奴骑兵的突然袭击,而令5000骑兵出击匈奴。伊稚斜单于乃以万骑迎战。此战汉军追击200余里,俘斩敌军1.9万余名,但伊稚斜单于“视汉兵多面士马尚强,战而匈奴不利”,遂趁夜幕降临,跨上一匹善于奔跑的精骑,率领数百壮骑杀出重围向西北方向逃去。