众一分为三，切断驻守河南地匈奴白羊王、楼烦王，以及单于王庭联系。
完成迂回阻隔任务之后，又率三千精骑，飞兵南下，进到陇县以西，对白羊王、楼烦王完成包围。汉军于是一战获胜，活捉敌兵数千，夺取牲畜数百万众，就此控制河套。
捷报传至京城，武帝大喜。因谓河套形势险要，命卫青在此修筑朔方城，同时设置朔方、五原两郡。自内地迁徙十万人到此定居，修复秦时蒙恬所筑边塞，以及沿河防御工事。
经此一战，汉军全师归还，不但彻底解除匈奴骑兵对长安威胁，并就此建立反击匈奴前方基地。卫青因此被封为长平侯，食邑三千八百户。
卫青部下战将苏建、张次公，以校尉从征有功，分别被封平陵侯、岸头侯。
元朔五年春，汉武帝为扩大前番战果，诏命兵分两路，再次出塞。
诏令：第一路，以车骑将军卫青为主将，率领三万骑，从高阙出兵；命卫尉苏建为游击将军，左内史李沮为强弩将军，太仆公孙贺为骑将军，代国相李蔡为轻车将军，公孙敖为护车都尉，隶属车骑将军卫青，一同从朔方出兵。
卫青、苏建、李沮、公孙贺、李蔡、公孙敖：喏！臣等遵命。
诏令：第二路，以大行李息为主将，岸头侯张次公为副，从右北平出兵。
李息、张次公：喏！臣等遵旨。
于是两路汉军齐出，分头并进。
匈奴右贤王首当其冲，但以为汉朝军队不能远来至此，故此不曾设防，并与部下诸将终日饮酒，皆至酣醉。
汉军乘夜而至，右贤王大惊，连夜逃跑，仅与爱妾及数百精骑急驰突围，向北而去。
轻骑校尉郭成等追赶数百里，不及而返。汉军此战，俘虏右贤王以下小王十余人，男女一万五千余人，牲畜千百万头，辎重帐房无算。
汉武帝接到战报，喜不自胜，因派特使赍捧印信，前往军中传旨：拜卫青为大将军，加封食邑六千户，所有随征将领，皆都归于麾下。卫青三子，长子卫伉为宜春侯，次子卫不疑为阴安侯，幼子卫登为发干侯，均食邑一千三百户。
继又降旨，封赠随从卫青作战诸将。公孙敖、韩说、公孙贺、李蔡、李朔、赵不虞、公孙戎奴、李