漢朝與匈奴主要經歷了四次戰役，分別為「平城之戰」、「馬邑之戰」及「燕然山之役」、「烏孫之戰」。
一、平城之戰
漢高祖六年（西元前201年）秋，匈奴發兵圍韓王信於馬邑（今山西朔縣），韓王信恐不敵，遂數度遣使通匈奴以謀和，同時亦求救於漢朝。漢朝一方面發兵解其圍，一方面譴責其與匈奴謀和之舉，韓王信益懼，恐見誅於漢高祖，乃於馬邑降匈奴。
漢高祖遂於七年（西元前200年），親自率漢軍三十萬，破韓王信軍於銅鞮（今山西沁縣西南），此時冒頓單于亦以輕騎馳助韓王信。兩軍甫戰，韓王信及匈奴輕騎皆敗，於是韓王信逃奔匈奴，而冒頓單于乃引兵攻太原郡，至晉陽邊（故城即今山西太原縣治）。
漢高祖率騎兵先到達平城（今山西省大同市以北），於是命令周勃攻打東南的三座城池後再與主力會合，作為後援，後來正如漢高祖所料，是周勃為自己解圍。 最後，漢軍在晉陽邊故城（今山西太原縣）擊敗了匈奴。
此後，漢高祖為了全力對付內部地方割據政權，對匈奴採取了「和親」政策，把宗室女子嫁給匈奴首領。此外，每年送去一定數量的黃金、絹、絮，米、酒，允許漢朝和匈奴雙方人民往來買賣。
二、馬邑之戰
漢武帝元光二年（西元前133年），馬邑縣（山西省朔州市）富商聶壹，上書漢武帝用重大利益誘惑匈奴單于，使匈奴深入漢國境，伏兵攻擊，給他們一個決定性的致命創傷。
同年夏季六月，武帝命令步兵、騎兵、戰車部隊三十餘萬漢軍，在馬邑（山西省州市）附近山谷中埋伏，只等匈奴單于進入馬邑，馬上就要將他們團團圍住。
武帝又派聶壹當間諜，假裝逃亡匈奴，向軍臣單于報告可以殺掉馬邑縣長及縣丞，舉城投降。
軍臣單于聽了之後大為興奮，立刻準備出兵。聶壹處決兩個死囚，把人頭懸掛城上，告訴匈奴單于已斬殺馬邑縣長及縣丞。
軍臣單于收到消息後非常高興，立刻率領十萬騎兵，強行穿過漢長城，直撲武州塞。他將到馬邑一百餘里，看到遍地牛羊，卻看不到人煙，心生疑惑，於是攻擊附近亭堡，生擒該亭堡亭尉，就要處斬。那位亭尉因害怕砍頭而據實報告，並指出漢軍在哪些地方埋伏。
軍臣單于一聽，嚇得魂飛天外，下令迅速撤退。等到出了長城才喘過氣。後來，軍臣單于深信那位亭尉是天上神仙，特下凡通報漢軍消息，封他當「天王」。
軍臣單于出塞後，漢軍才得到消息趕到長城，但計算時間，已不可能追及，只好班師。
自此之後，匈奴單于拒絕和解，更不斷侵擾邊郡關卡，往往深入邊郡，次數不可勝計。
三、燕然山之役
征和三年（西元前90年）三月，李廣利率軍十三萬征匈奴。
匈奴單于知漢朝大軍至的消息，將輜重北徙至郅居水（今蒙古色楞格河），並親自率主力南渡姑且水（今蒙古巴彥洪格爾省南部圖音河）以待漢軍。
李廣利出塞後，擊敗匈奴左大都尉衛律，乘勝追擊至郅居水，匈奴退走。李廣利以二萬騎渡郅居水，擊敗左賢王，殺左大將。
可惜漢軍班師時，單于知李廣利疲憊，以五萬騎兵圍擊漢軍於燕然山（今蒙古杭愛山），十三萬漢軍大敗，李廣利降匈奴。
燕然山之敗後，漢武帝在經濟困難，人民疲憊的情況下，停止對匈奴用兵，並下詔罪己，採取「思富養民」措施，發展生產，恢復國力。
四、烏孫之戰
漢昭帝時，匈奴為緩和與漢敵對關係，把扣留了19年的漢使蘇武釋放，以示善意，但匈奴騎兵仍然不斷在北方邊境出現。西元前73年，匈奴轉攻西域烏孫以索要公主，烏孫向漢求救，漢朝組織十三萬大軍與烏孫聯兵進攻匈奴，可惜大軍未遇上匈奴主力，無功而返，主將田順和田廣明遭問罪被迫自殺。
西元前71年，烏孫昆莫翁歸靡親率五萬騎兵，與漢朝使節常惠自西進攻匈奴右谷蠡王庭，大獲全勝。
同年冬，匈奴出動數萬騎兵擊烏孫以報怨，適逢天降大雨雪，生還者不足十分之一。是時丁零北攻，烏桓入東，烏孫擊西，匈奴元氣大傷，被迫向西遷徙以依靠西域，西域再次成為雙方爭奪重點。就在雙方反覆激烈爭奪車師之際，匈奴內部發生衝突，掌管西域事務的日逐王先賢撣與新任單于屠耆堂爭奪權位。日逐王降漢，匈奴被迫放棄西域。漢完全控制西域，匈奴實力大減，已無力擾漢。
