可是右賢王打錯了算盤，衛青集結軍隊速度很快，而且又是從凸出到匈奴境中的河南地起兵，實際距右賢王居住地僅有六七百里。衛青揮兵北進，在日落前把右賢王的居住地團團圍住。
手下人的報告把右賢王的酒嚇醒了，他聽說漢軍忽然包圍上來，不由得驚恐萬狀。他慌慌張張地備鞍上馬，帶著一個心愛的小老婆和幾百名心腹騎兵乘著夜色突圍逃跑。衛青聽到報告，馬上派輕騎校尉郭成等人猛追不舍。由于右賢王熟悉地形，所以在郭成等人追了幾百里地時，終于被右賢王甩掉了。郭成只好空手而回。而漢軍在包圍圈內卻收獲不小。漢軍鎮壓了匈奴兵的頑強抵抗，活捉右賢王手下的副王十多人。同時被俘獲的還有一萬五千多人和近百萬頭牲畜。
衛青下令班師回朝，勝利的消息早就由人飛快地報告到漢武帝那里去了。漢武帝見又取得了一個大勝利，欣喜若狂。他馬上叫過一個使者吩咐了幾句。
衛青的軍隊喜氣洋洋地返回邊塞。在塞上站滿了歡迎的軍民。衛青剛到塞下就看到漢武帝派出的使者恭立在城門前，使者手捧著一封大印，對衛青說：“皇上令臣持大將軍印，即在軍中拜為大將軍。”衛青拜謝接過大將軍印。將士們一片歡呼。屬將們將軍隊交歸大將軍管轄，漢軍吹得勝號返朝。
漢武帝再次獎勵這次出擊的有功人員。他對臣下說：“大將軍衛青親自率領士卒，出師大捷，擒獲匈奴副王十余人，立下汗馬功勞，朕決定再加封衛青八千七百戶。”漢武帝覺得衛青屢立戰功，就別出心裁要封衛青的三個兒子為侯，他下令封衛青的大兒子衛伉為宜春侯，另兩個兒子衛不疑和衛登分別被封為陰安侯和發干侯。漢代時從漢高祖那傳下來的規矩；非功臣不得封侯。而漢武帝卻把衛青的三個兒子一齊封侯，尚屬史無前例，可見漢武帝對衛青的戰績太滿意了。
大將軍衛青見到漢武帝時再三謙讓說：“臣有幸得在漢家軍隊里，依靠陛下的神威才使軍隊取得了勝利，這也是將士們共同力戰取得的功勞。陛下已經給了臣很高的封賞和榮譽，又增封臣的三個兒子為侯。可是犬子小的尚在繈褓之中，沒能為陛下立下一點功勞，陛下卻裂地分封他們為侯，這不是臣在軍隊里勉勵將士們奮力拼殺的本意。犬子衛伉等三人又怎敢受封呢?”
漢武帝堅持原議，他對衛青說：“朕並不是忘了將士們的功勞，現在正在安排他們的封賞呢。”把衛青勸了回去。
漢武帝除了重賞大將軍衛青之外，又下詔給禦史，對其他有功人員進行封賞，他說：“護軍都尉公孫敖三次隨從大將軍衛青出擊匈奴，總護諸軍，擒獲匈奴副王，戰斗有功，因此封公孫敖為合騎侯：都尉韓沉跟從大將軍北出置渾關塞，包圍匈奴右賢王的王庭，指揮部下擒獲匈奴副王，故封韓沉為龍額侯。騎將軍公孫賀和輕車將軍李蔡都因擒獲匈奴副王有功，分別封為南印侯和樂安侯。”
漢武帝除了重賞高級將領之外，對于領軍的中級軍官也給予賞賜，封校尉李朔為陟軹侯，趙不虞為隨成侯，公孫戎奴為從平侯。將軍李沮、李息以及校尉豆如意、中郎將綰等都因功賜爵關內侯，李沮、李息和豆如意分別賜給食邑三百戶。禦史大夫奉旨逐一封賞有功勞的將領，連士兵也不例外。
正當漢朝君臣為獲得大勝而彈冠相慶時，匈奴統治者卻是火冒三丈。他們不僅沒有從漢朝掠到什麼太豐厚的財富，反而被漢軍一次反擊打得落花流水，就連牛羊也被漢軍順手奪過去了。匈奴人惱羞成怒，又向漢朝發動了猖狂的進攻。
這年秋天，意圖報複的匈奴人又入侵漢朝邊界，在代郡殺死都尉朱央，俘虜漢人一千多人。元朔六年(公元前123年)春天，漢武帝決心再給匈奴人一次教訓。他命令大將軍衛青又一次從定襄出發，作為總指揮。合騎侯公孫敖為中將軍，太仆公孫賀為左將軍，翕侯趙信為前將軍，衛尉蘇建為石將軍，郎中令李廣為後將軍，左內史李沮為強弩將軍，全部歸大將軍衛青指揮。