骠骑将军的显赫元狩二年夏天，汉武帝决定乘势全部扫除匈奴在河西地区的势力，打通进入西域之路，于是发动了第二次河西战役。霍去病再次受命出征。在其他方面军遭到挫败的情况下，霍去病所部却取得了大胜。虽然他没能与将军公孙敖的部队会合，但是胆略过人的他率军越过居延山，经过小月氏地区，攻打祁连山，捉到酋涂王，受俘二千五百人，杀敌三万零二百人，俘获匈奴的五个小王及其母焉支、大单于的妻子及王子五十九人，另外，俘获匈奴国相国、将军、当户、都尉六十三人。汉军大概只损失了十分之三。因此，武帝再次加封霍去病食邑五千户。此外，骠骑将军麾下的将校赵破奴、高不识、仆多等人也因功封侯。其实，各位老将军所率领的士兵、马匹、武器都不如骠骑将军的好，骠骑将军所率领的士兵是经过一精一挑细选的，无论哪一个都是身强力壮、武艺高强的勇士。可是，骠骑将军敢于率军深入敌境，常常和健壮的骑兵冲在大军的前面，他也有好运气，从未遇到过大的危险。而各位老将军却经常因为行军遇到敌人的阻击而落在了后面，延误了战机。此后，骠骑将军日益受到天子的亲近，更加地显贵，甚至和大将军  卫青  (《史记新读》人物)相仿。匈奴浑邪王因为屡遭败绩而招致单于的不满，有被杀的危险。因此，他与休屠王等人商量投降汉朝的事宜，并派出了使者。将军李息把这个情况报告给了天子。汉武帝得到这一消息，很高兴，认为这样可以分化匈奴，减弱匈奴的力量，但是又担心其中有诈，于是派霍去病带领一万骑兵，前往河西接应，见机行事。霍去病渡过黄河以后，与浑邪王的部众远远相望。浑邪王的部将们看到汉军以后，多数人又不想投降了，他们纷纷逃跑。于是，霍去病奔入敌阵与浑邪王相见，斩杀了企图逃跑的八千人。接着，浑邪王乘着专车去面见天子。归来以后，他率领部众正式投降，并渡过黄河，降者有几万人，却号称十万。于是，天子下诏褒奖说：“骠骑将军率军攻打匈奴西部的浑邪王，帮助浑邪王和他的部众投降了汉朝。骠骑将军用军粮接济了他们，并且率领善射的士兵一万多人，诛杀了企图逃跑的八千余匈奴人。使十万匈奴部众全部倾心归顺我朝，汉军却没有损伤。骠骑将军接连出征，不辞辛劳，基本上消除了黄河边塞地区的兵患，使该地得到了永久的安定与和平。因此，加封骠骑将军食邑一千七百户。”此后，汉廷减少了驻守陇西、北地、上郡一半的士兵，以减轻天下百姓的徭役负担。决战塞外（上）作为对汉朝的报复，匈奴人在元狩三年入侵了右北平、定襄等郡，虏走了一批吏民。第二年，刘彻与他的将军们商量说：“赵信替单于出谋划策，经常认为汉军不能越过沙漠攻击他们，所以，匈奴部众大都居住在沙漠以北不远的地方。如果我军能够发动远途的渡漠袭击，那就必然消灭胡虏。”元狩四年的春天，刘彻命令大将军卫青、骠骑将军霍去病分别率领五万骑兵出击匈奴，步兵以及运输军需的人总共达到了几十万人，而那些敢于奋力作战、深入敌阵的士兵都划给了骠骑将军。骠骑将军原本要从定襄出击，但是汉军从匈奴俘虏口中得知单于在东边，于是，汉廷改令他从代郡出击，而大将军从定襄出击。两路汉军越过了大漠。赵信为单于献计说：“汉军越过了沙漠，人马都已经疲惫不堪，我们以逸待劳，获胜近在眼前。”于是，单于把全部的辎重远运至北方，率领全部的一精一兵在大漠以北严阵以待。汉军得到的情报严重错误，大将军的部队与单于的主力遭遇了。看到匈奴部队列好了战阵，卫青命令武刚车排成环形阵营，又派遣五千骑兵纵马出击。而匈奴大约有一万骑兵冲杀过来。此时正值日落时分，大风突起，沙石飞扬，两军互不相见，战场一片混乱。卫青沉着应对，命令左右两翼迂回包围匈奴军。单于看到汉军人多，而士兵、马匹还很健壮，认为继续打下去会对己方不利。所以，在天快黑的时候，单于乘坐六头骡子拉的车子，在几百名一精一壮骑兵的护卫下，冲破汉军的包围向西北方向逃走。当时天色已经昏暗，两军混战在一起，死伤人数大致相当。汉军从俘虏口里得知单于已经突围逃脱，便派出轻骑兵连夜追赶，而匈奴兵散去以后，大将军也率领大军追赶单于。将近天亮时，汉军已经追赶了二百余里，虽然没有追到单于，但是却斩杀敌军一万余人。此后，大军到达了位于阗颜山的赵信城，获得了匈奴积存在那里的粮食，供给军队。在此停留了一天以后，汉军回师，将剩余的粮食全部烧光。