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得知匈奴单于的战略意图，率主力大军直扑单于之所在，横渡大沙漠，北进几百公里，寻歼单于本部。又令张之文所率领的联军二十万，老将李邕所率领的步兵八十万从东面迂回策应。杨青所率之主力与单于所率的骑兵相遇。杨青下令用武刚车环绕为营，以防匈奴十万骑兵的袭击，指挥十五万精骑向单于大军发起猛攻，与单于的十万大军应战。两军鏖战至黄昏，大风骤起，风沙扑面，两军难辨彼此。张之文率领联军二十万与杨青率领十五万精骑左右迂回包抄，匈奴战败，单于莫释驾车向西北逃遁。杨青派出轻骑连夜追击，主力随后跟进，挺进寘颜山的赵信城。
李威率领十五万精骑出代郡与右北平，挺进一千公里，横穿大漠，与左贤王呼邪和所率领的八万的骑兵交战，尽歼其精锐。左贤王呼邪和弃军而逃，李威趁胜追杀，直抵狼居胥山。骠骑将军李威驾着奔驰的战马，拉弓搭箭，对准奔驰在前方的左贤王呼邪和射去。左贤王呼邪和中箭落马，被马蹄踩踏至死。骠骑将军李威射杀左贤王呼邪和之后登上狼居胥山，筑坛祭天以告成功。