郭子仪武举及第后担任的左卫长上职务，从军政指挥系统上，属于宰相管辖的府兵十二卫系统。十二卫系统也称“南衙兵”。左、右两卫的任务，主要是担任宫内各殿及宫外四周警卫。后来，就被调到北部边防部队，镇守边陲。守边部队的生活是很艰苦的，特别是北部边境。多是沙漠，夏季炎热，冬季严寒，还要时刻警惕突厥的进犯。郭子仪在这种艰苦的条件下，因屡立战功，被逐步提升为单于都护府的副都护。据记载，郭子仪中了武状元之后被授为左卫长上、改河南府城皋府别将、又改同州兴德府右果教左金吾卫知队仗长上、又改汝州鲁阳府折冲知左御林军长上、又迁桂州都督府长史充当管经略副使、又改北庭副都护充四镇经略副使、又除左威卫中郎将转右司御率兼安西副都护、改右威卫将军阿朔方节度副使、改定远城使本军营田使、又加单于副大都护东受降城使左厢兵马使、又拜右金吾卫将军兼判单干副都护、又拜左武卫大将军兼安北副都护横塞军使本军营田使。
唐开元二年（714）八月，十万吐蕃大军从河西九曲之地出发，进攻临洮（今甘肃岷县），进至渭源（今甘肃滂源）。唐玄宗命薛讷为陇右防御史，率兵迎击，十月大破吐蕃军于武街（今甘肃临洮东）。从此以后，吐蕃虽然经常派遣使者向唐廷请和，但是并不是真正的求和，而更像是缓兵之计，每次求和之后，又会不断地有吐蕃兵侵扰边防地区。在后来很长的时间里，这些骚扰和潜在的危机一直没有得到彻底的消除。
突厥方面，自从张仁愿筑受降城后，突厥默啜可汗将其兵力从东线转移到西线，开元二年（714），遣兵围攻北庭都护府（今新疆吉木萨尔北），被唐军击败。开元四年（716）六月，默啜在北征九姓拔野古之后，在归途中被拔野古残部袭杀，随后，没过几年突厥势力复振。开元八年（720）九月，突厥又发兵骚扰甘（治今甘肃张掖）、凉（治今甘肃武威）等州，并且打败了唐河西节度使杨敬述。开元九年（721），又大败唐军。开元末年，由于突厥内部出现了利益冲突，发生了内讧并且互相厮杀，最终导致了突厥的分散和衰落。突厥衰弱后，一些分散的部落开始归附唐朝，直到开元十八年（730）由于突厥势力又发展起来，一些初归附唐朝的蕃族部落又降服突厥。
在契丹方面，开元二年（714），契丹大败并州节度使薛讷。边防地区几乎是长年的战事。随后，唐玄宗又多次出兵征讨，直到开元二十二年（734）才将契丹军打败，改变了以往东线的不利的军事形势。但是，这些蕃族部落都不是真心归附，等到时机成熟，他们又开始公开与唐朝作对，侵扰边境。
武则天长安三年（703），原属西突厥的突骑施部攻占碎叶镇，成为天山以北最强大的部落。唐朝采取与其联合共同控制天山北路的策略，于开元七年（719）册立其可汗苏禄为“忠顺可汗”。此后直至开元二十一年（732）前后，双方关系虽然也有波折，但基本上保持和睦。突骑施汗国在这一时期，西抗大食（阿拉伯帝国）向东扩张，承担着捍卫唐朝西部边疆的重大任务。但是好景不长。由于北庭都护刘涣失察偏信，擅杀突骑施前来进行绢马互市交易的使者，导致了双方悲剧性的武装冲突。唐朝从河西（甘肃武威）和内地调集大军，在北庭节度使盖嘉运和安西四镇节度使王斛斯指挥下，两路合势夹击，血战三年，击败了突骑施。开元二十五年（737），苏禄可汗死于内乱。至开元二十七年（739），盖嘉运挥师打破碎叶，兵锋直指怛罗斯（哈萨克斯坦国江布尔）。唐朝虽然取得了威震西陲的军事胜利，但却是自毁藩屏，与东扩的大食帝国直接为邻，造成了新的边疆危机。
唐朝边境很少有过安宁，这些都让唐玄宗感到不安。大约在开元十五年（727），郭子仪被调到西域任职，担任边州军政官员。安西和北庭两都护府控制天山南北两路，是唐朝西北边疆的门户。郭子仪在驻屯戍防和边疆战事中，锻炼指挥才能，积累统治经验，很快就成为了一位边务练达的高级将领。在这之前，他还在南疆驻守边陲。郭子仪离开京城长安后，前先后任职的桂州、北庭、安西、朔方、单于府、丰州等府州，都属于唐朝的边疆地区。当时的桂州属岭南道，距京城三千余里，地处偏远，人口稀疏，荒陋落后，北方人无不视南下任职为畏途。由于岭南是俚、僚、蛮、汉等多民族杂居地区，唐初即实施郡县之制和羁縻之制并行的统治方式，设置都督府（都督府是唐初于“缘边及襟带之地”设置的军政机构，“掌所管都督诸州城隍、兵马、甲仗、食粮、镇戍等。”即统筹管理辖区内的镇防事务。其长官都督之下，有别驾、长史、司马为上佐，辅助管理各项军政事宜。），筑城置军，作为镇抚控制的据点。州县长官则由当地的冯、宁、韦、黄、侬姓等豪强大族担任。其州县大多无城郭，而以豪族酋帅在岭洞险要之地修筑的坞堡宅第为治所。这些地方豪强都是聚族而居，拥有私兵，据险而守。各家豪族之问多以联姻方式互结盟援，又常为争夺地盘而恃强凌弱，相互攻击。虽名列李唐版图，其实是豪强大族的世袭领地。到了南疆之后，郭子仪担任都督府长史和经略副使，是边疆府州中职责重要的官员。经略使属于差遣性质的军政官员，负责安抚蛮、俚，平定叛乱，经略副使则协助其上司履行职责。唐朝前期，由于中央政府在岭南地区奉行“怀之以德”的统治原则，政治上对豪族大姓恩威并用；经济上兴修水利，推广中原的生产技术；文化上传播孔孟儒教，基本上保持着稳定的局势。虽然时有酋帅起事称乱，但均遭残酷镇压。郭子仪在南方任职届满后，于开元二十年（732）前后被调往西域地区。北庭和安西两都护府分处天山南北。北庭府距京城五千余里；安西府更远在北庭府西南两千里。天山山脉高峻积雪，山南山北自然地理条件多有不同。山南的图伦碛（塔克拉玛干大沙漠）边缘的南北两条交通线上，分布着一块块依靠高山融雪滋润的绿洲，水草丰茂，从很早就生息着从事农耕的城邦居民。唐朝政府在这些绿洲上设置军镇，驻兵防守，就能控制住整个山南地区。
郭子仪在北庭和安西任职期间，正值西域形势激烈动荡时期。他要协助都护府长官抚辑诸蕃，征讨叛离，训练士卒，督理屯田，从而得以锻炼沙场指挥的军事才能，积累处理蕃务的经验，逐渐成为一名练达边务的高级军政官员。在开元二十五年（736）前后，唐军又在西域地区全面掌握了控制权。郭子仪奉调回到京畿北邻的关内道，担任朔方镇节度副使，他的官职也升至右威卫将军（从三品）。
在西域的边防上，突厥一直是唐朝的心腹大患。自唐朝初年起，北方的强敌是雄居大漠南北的东突厥汗国。隋末丧乱，东突厥威服塞外，屡有凭陵中原的野心。唐高祖（李渊）在位9年，东突厥入寇就达7次，大肆抢掠男女人口、财帛和牲畜。武德九年（626）八月，唐太宗李世民新立，东突厥10万大军入关中，前锋直抵京城渭桥之畔。唐太宗被迫倾府库金帛，订立屈辱的城下之盟，东突厥才退兵北去。贞观三年（629）冬天，唐军10万兵马数路并进，深入大漠，以犁庭扫穴之势，击灭东突厥。唐太宗洗雪了城下之盟的耻辱，采纳大臣温彦博等人的奏议，将10余万突厥降众，安置于河套以南东自幽州（北京西南），西至灵州的丰、胜、灵、夏、朔、代诸州境内，实行类似“民族自治”形式的羁縻统治。此后50年，北边没有大的战事。唐高宗（李治）永淳元年（682），漠南突厥贵族叛唐复兴，史称“后突厥”。至默啜可汗（691-716）时期，后突厥拥兵达40万，复据大漠，频频南侵，与唐朝时战时和，北疆从未安宁。神龙元年（705），中宗（李旦）复辟。他在边疆政策上，缓解西线形势，加强北线防御，志在彻底解决后突厥南侵的威胁。景龙二年（708），朔方道行军大总管张仁愿乘后突厥西攻突骑施之机，夺取漠南之地，随即在黄河北岸以突厥人祭天的拂云祠为中心，营筑了可供大军集结的三座受降城，断绝后突厥南下之路，并在牛头朝那山（内蒙包头东北）以北设置烽堠1800余所，从而改变了唐朝长期以来阻河而守的被动形势。
为了保守阴山防线，唐王朝的军事部署是依托黄河，以朔方镇、丰州（内蒙古五原西南）、胜州（内蒙古十二连城）、单于都护府（内蒙古和林格尔西北）及河东镇构成拱月形防线。朔方与河东两镇（节度使）互成犄角之势，共御突厥，捍卫北疆。朔方节度使设置于开元九年（721），统辖经略军、丰安军、定远军（城）、三受降城、安北和单于两都护府，屯兵于灵、丰、夏三州境内，管兵6.47万人，战马1.43万匹。河东节度使设置于开元十八年（730），治所太原府，统辖天兵、大同、横野、苛岚四军和云中守捉，屯兵于太原以北的忻（山西忻县）、代（山西代县）、岚（山西岚县）三州境内，管兵5.5万人，战马1.4万匹。太原西临黄河水，东依太行山，北控雁门关（山西代县西北），南屏东、西两京，自古以来就是中原王朝的北边重镇，也是自长安通往燕、代之地的要道。河东节度使的辖区，大致为今山西省的中部和北部。
开元末年至天宝年间，牛仙客、王忠嗣、张齐丘、安思顺先后担任朔方节帅。郭子仪深蒙牛仙客的信任，于是成为单于、安北两都护府判理，经略阴山防线，并成为负责方面的戍边宿将。当郭子仪奉调来到朔方镇时，担任节度使的是泾州鹑觚（甘肃灵台）人牛仙客。此人起家之初为县衙小吏，后以累积军功升迁至河西（甘肃武威）节度使。他为人诚信，居官清勤，在河西节度使任上，致力营田，节省开支，仓库充实，器械精利，考绩突出，得到唐玄宗嘉奖。
唐玄宗开元二年（713），朔方军大总管郭元振因西受降城（内蒙古五原西北乌加河北岸，狼山口南）与黄河西岸的丰安军（宁夏中卫）之间，千余里地无军城，辽远空阔，烽堠杳渺，致使丰安军形势孤单，故特置此城，作为行军计集之所，招募兵士5500人驻扎镇守。其后，驻兵逐渐增至7000人，并有战马2000匹。信安郡王李神担任朔方节度使时。又修筑了羊马城，幅员14里。定远城当南北大道，西面不到百里便是贺兰山。此山南北长约500里，东坡陡峻，实乃边城的天然屏障。贺兰山与黄河之间，土地平沃，有良田数千顷，可引水灌溉，又有池盐出产，尽收土地之利，足以赡给军储。而且，唐朝自开国以来，凡边疆驻兵戍守之地，有条件的，皆置屯田，耕种垦殖，充实兵粮马料，节省漕转费用。
开元二十四年（736）四月，深得玄宗欢心的李林甫升任中书令，他举荐牛仙客入朝担任工部尚书同中书门下三品，位列宰相，并遥领朔方节度使（至开元二十八年十一月）。这样，郭子仪作为牛仙客的下属，二人之间有了比较切近的关系。开元二十七年（739）四月，唐玄宗任命李林甫为吏部尚书兼中书令，牛仙客为兵部尚书兼门下侍中。二入总管文、武官员的任免升降大权。牛仙客上奏，改任郭子仪为定远城使兼本军营田使。早在太宗贞观初年，凡边州沃衍有屯田条件的，则设置营田使。