自从武帝亲自巡视北方边境以后，汉朝对匈奴的战略，一直到宣帝神爵二年(前60年)的五十年中，主要是采取正面防御，削弱其侵略势力的方针。
公元前105年，匈奴乌维单于死了，他的儿子儿单于继位，因惧怕汉兵的袭击，便把他的人畜往西北方向迁徙。从此，他的部属与汉朝对应的边郡也改变了，左部直对云中，右部直对酒泉、敦煌，单于的队伍则直对五原至鸡鹿塞一带。针对这一变化，汉朝加强经营五原和朔方地区，把它建设成为抗御匈奴的前方基地。主要措施有：
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(一)增修沿边长城和城障，不断派遗大军驻防，计先后派遣了拔胡将军郭昌，促野候赵破奴屯朔方以东地区防御匈奴，命光禄助徐自为筑五原塞外列城，从光禄塞开始，向西北一直修筑到卢朐。工程竣工后，命游击将军韩说将兵屯守这些列城。还命强弩将军路博德将数万人修居延塞(今额济纳旗所在地)。在河西走廊，从永居(今甘肃水登境)西至敦煌，修起了长城，教煌以西至盐泽(罗布淖尔)也修筑了亭隧，对其它旧有长城，也进行大规模的修缮。
(二)移民屯田实边。武帝元狩三年(前120年)山东水灾，武帝就迁徙贫民于函谷关以西，及朔方以南的秦中七十余万口，元鼎六年(前111年)在上郡、朔方、西河、河西设田官，命边塞士兵六十万人屯田戍边。天汉元年(前100年)秋天，又遣发请戍屯五原，屯田戍边，都由官家供给牛犁谷种，在朔方等地开凿渠道，引水灌溉，修集的达到几万人，可见当时水利工程的规模是相当宏伟的。因此，从五原到朔方，再西至令居一带，据史书记载，农田毗连，水渠交错。毫无疑问，这一带已建设成为支援大军戍守、出征的主要基地。
(三)斩断匈奴的左右臂。汉朝在东线方面，征服朝鲜、乌桓，把乌桓的人民徙居于河北北部、内蒙昭乌达盟一带，命令他们侦察匈奴的动静。在西线方面，派遣张骞出使西域，以公主下嫁给乌孙王，又派贰师将军李广利西伐大宛，并三十六国。又在河西走廊设置了四郡，隔绝了匈奴与羌族的联系。
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经过这一系列军事、政治、边防和经济上的措施，基本上解除了匈奴奴隶主的威胁，匈奴单于曾多次表示愿意恢复和亲，但是汉武帝不肯答应，要求匈奴归降，结果，在一段时期内双方继续处于敌对状态。在汉武帝后期，五次派兵出征，多数都是从五原、朔方、居延出发，太初二年(前103年)，赵破奴率二万骑出朔方北二千多里，结果全军覆没。天汉二年(前99年)贰师将军李广利率二万骑出酒泉，李陵将步卒五千人出居延，进攻匈奴，李陵兵败投降。征和三年(前90年)，贰师将军李广利将七万骑出五原，还有两路军队出西河(可能是鸡鹿塞)、酒泉等地，深入漠北追击匈奴，结果又大败，李广利投降。
武帝后期出兵漠北，穷追匈奴，为什么往往劳而无功，甚至丧师折将呢?主要原因是，匈奴感到自己力量再不能够与汉朝相抗衡，便远徙西北，避开了汉军的军锋。当汉军长途跋涉，疲劳不堪后，便抓住有利时机，集中力量，攻击汉军的一路。所以，汉军五次出征，不是见不到敌人，就是其一路军队被消灭掉。
武帝末年，他开始认识到，由于频繁用兵，士兵、军马伤亡很大。致使人民劳役过重，财竭民穷，天下虚耗，百姓流离，各池农民起义风起云涌，所以不得不停止对匈奴的用兵。
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到了昭帝、宣帝时代，汉朝汲取了武帝后期用兵的经验教训，采取了战略防御的方针，不再派兵出击，只是多次发大军屯住缘边九都，而又主要是加强五原至居延一线。边郡长城亭障城堡并列，烽火侯望精明。所以，这一时期匈奴寇盗边境愈来愈少，虏获也愈来愈少，有时反而遭受重大损失。他们象惊弓之鸟一样。譬如宣帝地节二年(前68年)，虚间权渠单于准备与汉和亲，左大且(音沮)渠(匈奴官名)不同意，主张先发兵到边境上去察看一下。他自报奋勇与呼卢王各带一万骑兵向南出发。走到路上。有三人跑到汉朝去报告消息，左大且渠便赶快把兵撤了回去。在这一时期，匈奴单于积极主张与汉和好，很少犯边，不敢派人到南边放牧。他们惧怕汉兵的袭击，派骑兵驻受降城防守，还在吾余水上筑桥，以便在汉军袭击时遁逃。
这时，匈奴也更虚弱了，甚至西域诸国和丁零、乌桓等民族，也出兵攻击匈奴，匈奴许多部落的贵族，因统治阶级内部斗争的发展，不断率部降汉。
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