虽然从汉高祖在白登被围以后，汉朝对匈奴一直采取“和亲”政策，但匈奴多次背信弃义入侵“边境”，常侵犯中原，杀害百姓，掠夺粮食和牛羊，使北方地区不得安宁。针对这些情况，汉武帝召集群臣商量对策。这时候，有一个叫聂壹的马邑商人进谒说：“边境经常遭受侵犯，总是一个祸根。与其正面攻打匈奴，不如趁他们和亲没有防备的时候，诱敌深入，我们设下伏兵，突然袭击歼灭他们，这样必然会获得胜利。”此时的汉武帝年少气盛，没有仔细考虑就采纳了此人的意见。公元前133年6月，汉武帝派遣护军将军韩安国、轻车将军公孙贺、材官将军李息，率精兵30万埋伏于马邑山中；派将屯将军王恢、骁骑将军李广袭击匈奴背后，截夺辎重；派聂壹以出塞做买卖的名义诱使匈奴单于。
马邑商人聂壹以做买卖的名义见到了匈奴的单于。他告诉单于自己可以做马邑的内应，如果单于带人来攻，里应外合自然会取得胜利。匈奴单于听信了马邑商人聂壹的话，果然带兵前来攻打马邑。匈奴兵来到离马邑不远的地方，发现城外的牛羊到处乱跑，没人看管，由此产生了怀疑。单于抓来俘虏来问，发现自己上当了，于是马上下令撤退。此时，李广等人已经在马邑四周埋伏好，直等匈奴来犯。等他们得知匈奴逃回去的消息后带大军去追，可哪儿还能追得上。
这即是历史上的马邑之战。这是一场典型的伏击战，也是汉武帝第一次对匈奴作战。但由于一个细节的疏忽最终导致了战争的失败。
四年之后，即公元前129年，匈奴入侵上谷，杀害百姓，掠夺牛羊，给边境人民带来严重的灾难。汉武帝派李广、公孙敖等率一万大军从上谷攻击匈奴。马邑之战后，李广一直在未央宫做卫尉。由于边防紧急，汉武帝任命李广为扇蹄将军，率一万人从侧翼攻击匈奴。但因寡不敌众，李广战败，受伤被擒。
李广的大名早就威震匈奴，单于命令部下：如果在两军阵前遇上李广，必须活捉，绝对不能杀死。
李广当时的伤势很重，被横放在两匹马中间用绳子结成的网里，就这样走了十多里路。李广表面一直躺在网里装死，心里却一直在寻找逃跑的机会。他看见有一个匈奴兵骑着一匹好马，就趁其不备，一下子跳到他的马上并将他推下马，然后快马加鞭数十里才遇到自己的部队。
数百名匈奴骑兵拼命地追捕李广，李广就是凭借那个匈奴人的快马和弓箭才得以逃脱。当时的骑兵是没有马镫的，所以，李广要在马快跑的情况下射箭，双腿必须紧紧夹住马身，腾出双手。这是一种非常高难度的动作，在这种情况下要射中匈奴兵简直就是个奇迹。但李广做到了，他凭快马和弓箭逃离了数百名匈奴的追击。在此之后，李广被称为“飞将军”。
在这次战斗中，李广部队伤亡惨重，按照汉朝法律李广当判死刑。但汉武帝考虑到他的功绩，从轻发落，贬他为平民了。匈奴单于听到李广被贬为平民的消息后，又一次入侵边境，并杀死了辽西太守，打败了韩安国。在这种情况下，汉武帝再一次起用李广，任命他为右北平太守。匈奴听到李广重新被起用的消息后，无不恐慌失措。提起“飞将军”李广，匈奴人个个都十分害怕，能够得到匈奴兵这么高的评价，李广可说是汉军第一人。李广又一次镇守在边境，此后，匈奴兵不再那么张狂，有数年没有侵犯边境。
在李广任太守职位时，他开始了自己的治军生涯。李广爱兵如子，做到了“宽缓不苛”的地步，很受官兵的爱戴。孔子说：“道千乘之国，敬事而信，节用而爱人，使民以时。”这里所说的是君王与子民之间的关系，但“敬事而信，节用爱人”用在李广身上也是适合的。他每次作战都是身先士卒，不计个人安危，这就是“敬事”，也就是我们现在所说的“敬业”。
五、以狠对外，以爱对内
李广与匈奴作战以凶悍、力战闻名，他也成为匈奴家喻户晓的人物。匈奴兵每次看到李广的旗帜都很惊慌，每当李广离开，他们都欢呼雀跃。李广的威名名不虚传，他杀敌无数，使匈奴闻风丧胆，但我们也不能忽视这样一个事实，他每次带兵出击匈奴，敌我伤亡对比经常得不偿失，或得失相当。这也是下属对李广有意见的原因。
一些地方官吏对李广更是没有好感，因为李广说话很强硬，可以说得上是强硬派。不过，从当时汉朝和匈奴的总体战略态势来看，李广这种做法对这个中原地区是非常有好处的。因为李广与匈奴作战牵制了匈奴，使他们没有时间去思考如何进一步地进攻汉朝，而是把精力都放在了和李广的周旋上了。李广对匈奴很“狠”，而对士兵则表现为“爱”。
在行军征战中，李广向来严于律己、宽以待人。有一次，在行军途中，李广发现身边有一个腿部负伤的士兵，冻得全身直打哆嗦，走起路来一跛一跛的，十分艰难。于是他立即跳下马背，来到这个士卒跟前，亲切地对这个士兵说：“你行动不便，暂时骑我的马吧！”说完李广便小心翼翼地把他扶上马背，并且亲自为他牵马。负伤的士兵受到将军的如此呵护，不由得感激涕零。
当军队终于到达宿营地时，李广发现军中粮食缺乏，为了让负伤的士兵吃得好些，他就将自己那份饭菜也给他送去，自己空着肚子饿了一夜。
李广为人行事磊落、真诚和善，他自己不善言辞，但他的行动使许多士兵深受感动。士兵因受到李广的关怀，都愿意为之效力，这使李广的军队所向无敌，敌军也不敢来犯。另外，李广带兵有自己的特点，他行军时“无部伍行阵”，止舍时“人人自便”。但李广治军是外松内紧，一旦有敌情，士兵们毫不慌乱，瞬间就能结成阵营，所以匈奴对李广也没有什么偷袭的时机。相比之下，士兵们都愿意跟随李广而不愿意跟随其他将军，因为其他将军的规矩太多了。
后世五胡时代的名将慕容皝的统军方式就和李广类似，也是外松内紧。不过从现代军队制度理论上来看，这样做不太规则，也是不正确的。因为这样的军队并没有统一的制度和模式，它仅仅依靠主官威望来凝聚战斗力，如果主官更替，战斗力可能就会下降。
虽然李广治军不讲阵列，却很重视侦察候望，掌握敌情。李广为官40多年，每年俸禄二千石，但他从来不置家产，每次受到皇上的赏赐他都分给部下官兵。每次吃饭时，他总是先发给官兵，再发给自己。遇到缺水断粮的情况，见了水，士兵不全喝到了，他不近水边；士兵不全吃遍了，他不尝饭食。李广的所作所为使部下深受感动，官兵们无不愿意为其效力。
六、摆圆阵智勇杀敌，射大黄塞上扬威
朝廷撤了李广的职，京城已无可留恋，于是李广离开了长安，避居在蓝田（今在陕西德圆西）的山林之中，每天以打猎作为消遣。
公元前129年秋，韩安国将军驻扎在渔阳（今北京市密云县西南）防御匈奴。当年，匈奴数次侵扰汉朝边境，韩安国却无计可施。渔阳的人民深受匈奴兵的侵害，不堪其苦。
韩安国在一次巡逻时捉到一个匈奴俘虏，几经审问，俘虏招供说匈奴人已经撤离了渔阳。韩安国信以为真，于是上书汉武帝，请求减少渔阳地区的屯兵，汉武帝采纳了他的建议，将渔阳地区的兵力削减到只有几百人。不料仅过了一年，几万名匈奴骑兵大举进攻辽西（在今辽宁省锦州市西北），很快便攻占了辽西城，俘虏了平民两千多人。接着又突袭渔阳，击败了渔阳城的军队，并且包围了韩安国的营寨。这时，韩安国的兵力虽不足千人，但其防御措施得当，坚守不出。匈奴人急切间不能攻克，于是便掳了大量的财物返去。汉武帝听到消息之后，怒火冲天，当即派出使臣追究韩安国的责任，后又命令他向东迁出渔阳，驻扎到右北平。韩安国受不了这样的打击，愤恨难当，积郁成疾，不久就死了。韩安国死后，李广被汉武帝从蓝田调到右北平，官拜太守，负责防御匈奴。李广一到右北平，便把匈奴震慑住了，此后边境竟得到了长达数年的太平。
公元前121年，汉武帝封李广为郎中令，命令他率领四千骑兵攻打匈奴，并且命博望侯张骞率一万人和李广一同出征。出塞以后，李广与张骞分兵两路，准备合击匈奴。李广作为先锋，率兵突前，没想到突然遭遇了匈奴左贤王。匈奴有骑兵四万，李广只有四千，兵力相差十倍。李广被匈奴军团团包围，张骞的部队却还距离遥远，根本来不及救助。为了掌握敌情，李广命令他的儿子李敢出去侦查。李敢率领几十个骑兵杀入匈奴阵中，杀出杀进，如入无人之境，探明情况后，回营向李广作了报告，并且说：“匈奴没有什么了不起，很容易对付。”听了李敢的话，汉军的士气立刻高涨起来。李广根据情报，认为匈奴从四面同时进攻汉军的可能性极大，若措施不当，到紧要关头势必会被敌人一举围歼。于是李广命令所有士兵呈圆形围成一圈，脸向外，这样就可以及时观察到敌人任何一个方向的进攻，方便抵御。果然不出李广所料，不一会儿，杀声震天，匈奴兵从四面八方攻了上来。李广指挥士兵沉着应战，箭矢如雨，杀得匈奴兵四处逃窜。虽然守住了阵地，但兵力毕竟相差悬殊，汉军伤亡也非常惨重。李广为了保存己方的力量，坚守主阵地，便叫士兵停止射箭，只搭箭拉弓，严阵以待，等敌人到了攻击范围内才许射击。就在这样的形势下，汉军依然气势不减，敌人虽攻势如潮，却被屡次打退。
李广更是手持大黄（一种弩弓的名字，又叫黄肩弩），箭无虚发，一连射死了匈奴的几名军官，直到天色暗了下来，匈奴军被杀得锐气大挫，才暂时停止了进攻。汉军官兵在敌人的包围之下打了一天，却依然在敌人的合围之中，再加上敌我双方实力相差太过悬殊，恐惧心理自然而然地在官兵间开始蔓延。可当他们看到李广神色如常、从容镇定地来回巡查整顿，也被将军的坚毅沉着所感染，渐渐地恐惧感消失了，勇气又重新充满心胸。
清晨，匈奴的进攻比前一天更加猛烈，汉军的兵力渐渐减少，但李广依然指挥从容，调度有方，汉军士气不但没有下降，反而更加旺盛，一直坚守着阵地。终于，张骞率军一万赶到了战场。匈奴遭到内外夹攻，知道胜算已无，于是罢兵退去。这一战，李广可以算是立了大功，但汉武帝说他虽杀敌有功，却也令士兵伤亡过重，功过相抵。所以李广虽以四千骑兵挡住匈奴四万骑兵的两天围攻，却也没能得到赏赐。
七、悲情将军，受辱自刎
公元前119年，李广被任命为征讨匈奴前将军，随大将军卫青征伐匈奴。大军出塞后，
汉武帝像卫青命李广部队与右将军的部队合并，从东边走。东路绕道、路远，肯定不能按时与中军汇合，李广深知这一点，便向卫青请求道：“我是前将军，自然该打先锋，您却让我走东路。我好不容易才有了面对单于的机会，我愿意冲在前面，即使是死于单于之手，也心甘情愿。”
但是卫青没有允许。于是，李广三番五次向卫青请求要作为他的前部，说自己从小和匈奴作战，希望大将军能够给自己一个俘获匈奴单于的机会。
但是卫青早就得到了汉武帝的指示，汉武帝认为李广年纪大了，所以不宜为前部，免得误事。同时，卫青还有个私心，他的救命恩人公孙敖不久前被武帝剥夺了爵位，卫青想让他与自己居中军与匈奴接战，给他个立功的机会。李广心里对这事很清楚，因拒调不成，直气得七窍生烟。卫青不肯答应李广的请求，他甚至当着李广的面，让部下把命令直接送到李广的军营里去。受到如此轻侮，李广大怒，连与卫青辞别的话都没说，面带怒色起身返回自己的军营。
李广回到大营，带领土兵和右将军合兵一处，从东路出发。因为部队没有向导，迷失了道路，落在大将军卫青的后面，而且到达预定位置的时候已经晚了好多天。
卫青那一方因为单于早已逃走，也没有立下战功，只好收兵。卫青在半路上遇见李广和赵食其，就派长史去质问李广等人迷路的原因，李广气得不说话，卫青又派长史催促李广的幕府人员至大将军那里去受审。李广见长史来势汹汹，洒泪对他的部下说：“我从年轻时就与匈奴作战，大大小小的战斗也打了70多次，这一次跟大将军迎战单于，偏偏大将军又调我的部队走远路，又迷了路，这难道不是上天的安排吗？我已经60多岁了，用不着再受办案人员的侮辱了。”说完拔刀自刎。众将士忙过来拦阻，李将军早已是含恨命归黄泉了。李广死后，全军将士无不痛哭失声。老百姓听到这件事，不论是年轻的还是年老的，不论是认识的还是不认识的，都为他落下泪来。
李广一生七任太守，历40余年，经过文、景、武三个皇帝，与匈奴作战70多次，出生入死，屡建战功，为维护统一的中国做出了贡献。他的功绩，一直为后人所赞颂。
后来，李广的儿子李敢怨卫青排挤其父，一时义愤击伤卫青，后被卫青的外甥霍去病射杀。几年之后，李广的孙子李陵领五千士兵深入匈奴腹地，抵抗匈奴十余万大军，兵败被俘，汉武帝归罪于李陵，诛杀了李陵全家，却对自己的失误毫无认识。
八、忠尽爱国，廉洁奉公