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元狩四年，霍去病与卫青率军深入漠北，于漠北之战中消灭匈奴左贤王部主力七万余人，追击匈奴军直至狼居胥山与姑衍山，分祭天地，临翰海而还。
此战使“匈奴远遁，漠南无庭。
战后加拜大司马骠骑将军，与卫青同掌军政。
征战期间，霍去病用兵灵活，注重方略，不拘古法，善于长途奔袭、快速突袭和大迂回、大穿插、歼灭战，为汉武帝时期的军事扩张，做出重大贡献。