最后，霍去病带军追至狼居胥山，在狼居胥山建高坛，举行祭天仪式，然后继续北上，在姑衍山举行祭地仪式，以祭奠所有战死将士的英魂。

最终，霍去病大军到达了瀚海，休整后班师凯旋。

而卫青带兵出了定襄后，从俘虏口中获知了伊稚斜的驻地，知道他的主力军队并没有往东去，便立马命李广和赵食其合军，共同从东面迂回包抄。卫青则带领其余军队，从正面直捣伊稚斜驻地，之后与李广两人会合，共歼匈奴单于大军。

卫青率领的西路军出塞一千余里，在发现伊稚斜军队后与其展开激烈交战，最终伊稚斜被包围，被残军护卫着突围溃逃。卫青命轻骑急追，追了两百余里，最终到达寘颜山、赵信城，斩杀匈奴近三万人，却失去伊稚斜踪迹。

卫青在此休整犒劳军队，然后班师回朝。

因为李广军中有卫青和霍去病安排的熟悉大漠地形的匈奴俘虏带路，还有指南针，此次李广顺利及时赶到了指定地点，未曾迷路，最终在作战中也起到了重要作用。

此次漠北之战，主要目的是歼灭匈奴主力，彻底消灭匈奴对汉朝北部地区的威胁。

卫青与霍去病成功做到了。

此次大战，匈奴死伤十几万人，远遁漠北，从此漠南再无王庭。

汉军死伤只有不到五万人，马匹虽然损失较多，但俘获的更多。