郭子仪到定远城主持驻防和营田事务，当然与其上司牛仙客不无关系。牛仙客得以入朝为相的重要原因之一，便是他在河西军镇任上的营田成绩。在他入朝为相遥兼朔方节帅期间，自然仍会重视这项驾轻就熟的军政事务。而此时的郭子仪，已是年过四十的中年将领，秉性持重，宽厚仁爱，体恤士卒，又有十余年的边塞经历，军务练达，是最为合适的人选。也是在这一年，郭子仪的父亲郭敬之由吉州（江西吉安）刺史调任绥州（陕西绥德）刺史。郭敬之当时已经73岁，已是古稀之人，过了致仕（退休）年龄。他由吉州调任绥州，并非升职，而是照顾年事已高，到离京城和故里较近处供职。
后来，回纥首领骨力裴罗联合其他部落起兵反抗，摆脱了突厥的控制，于公元744年自称可汗，建牙帐于乌德犍山和嗌昆河之间。唐封裴罗为怀仁可汗。第二年，怀仁可汗攻灭突厥，尽有突厥故地，成了漠北的强国。天宝八年（749），朔方节度使张齐丘奏请在木刺山（今内蒙古五原县西北）新建横塞军，命郭子仪担任横塞军使。
朔方节度使是开元九年（721）设置的，统领单于都护府，夏，盐等六州，中、东、西三受降城，以后又增加了安北都护府，天宝八年（749）又增加横塞军。这时的节度使不仅统管军事，还兼管行政和财政。后来，也就是天宝九年（750），朔方节度使张齐丘因克扣军粮，激起广大士兵不满，他们殴打判宫，并将张齐丘团团围住。后来郭子仪很快就将事件平息下来了。不久，朝廷下令调走了张齐丘，任命安恩顺接替朔方节度使。天宝十二年（753），安恩顺以木刺山地方偏僻，又不适合耕种，奏请废除横塞军，另在永清（今内蒙古乌拉特前旗东北）设置天德军。命郭子仪担任天德军使，并兼任九原郡太守。这时郭子仪不仅要主管一个郡的军事，还要兼管一个郡的行政事务。当对北部边境比较安定，但他并没有忘记随时都有可能发生战事。他一面认真操练兵马，加强防务，一面与接壤的回纥友好相处，进行边境互市，并取得回纥的信任，这为他后来与回纥打交道打下了基础。
郭子仪在安史之乱爆发前的40年戎马生涯中，供职时间最长的是朔方镇。朔方镇与东邻的河东镇（山西太原），在李唐王朝前期的国防部署中，担负着抵御突厥、回纥等北方游牧民族向南侵扰，拱卫关中和京城长安的重要任务。
都城的拱卫和防守，是历代王朝国防部署的核心所在。古代战争的基本形态是步、骑兵地面展开，以冷兵器相互搏杀。因此，为了有效地保卫京城，必须依托自然地理形势，凭借山脉险隘与川原河谷，设关控要，构成多层防线，只有这样才能有强大的保证。唐朝都城长安（陕西西安）以北的山川地理形势，依次为渭河、渭北平原、北山、陕北黄土高原、横山（白于山）、鄂尔多斯草原、黄河、河套平原和土默川平原、阴山山脉。阴山以北，草原弥漫，辽阔坦荡，历来是游牧民族的活动区域。在自然地理上，阴山山脉对南北气流起着阻挡作用，其两侧的气候和雨量，差别明显，是农、牧区域之间的一条重要界限。
大沙漠和阴山以北，荒漠与草原相间，气候寒冷，适宜游牧。阴山之南的平原地区，农牧兼宜。中原王朝保守住阴山一线，就可在河套地区从事耕稼。而游牧民族一旦越过阴山，就可南下牧马，并进而渡过黄河，威胁关中。所以，在长安的正北方，西起贺兰山以北沙漠，东到太行山之间，唐朝国防的第一道控制线，就是阴山山脉及其南面的黄河天险。如果游牧民族得以冲破阴山防线，由河套平原向南进入鄂尔多斯草原，中原王朝可据以防守的第二道天然防线就是横山（白于山）。整条山脉呈西高东低之势，最高峰是定边县内的魏粱，海拔1900余米。横山阻隔南北，地势高峻险要，作为阻遏北方游牧民族南侵的一道屏障，战国时期秦国以及隋朝曾先后利用横山修筑过长城。横山南面的交通枢纽和军事重镇是延州（陕西延安）。延州处于横山与西面的桥山（子午岭）和东面的粱山（黄龙山）相互构成的马蹄形中部。而这个马蹄形南端的开口处，就是关中平原的北部。以延州为起点，南下经廓州（陕西富县）、坊州（陕西黄陵）可至京城长安。北上则有几条利用自然河谷穿越横山的军事通道：西北行的一条通往盐州（陕西定边）及贺兰山下，还有一条可通南北朝以来的军事重镇夏州（陕西靖边白城子）；东北行可通绥州（陕西绥德）、银州（陕西榆林东南）、麟州（陕西神木）、胜州（内蒙古准格尔旗东北十二连城），以至阴山。横山之南的黄土高原，山梁高峻，崖涧深陡，很不利于骑兵行动。如果大队人马在狭窄的河谷中行进，前后相距过远，既不利于粮草运输，又易遭受伏击。况且，这些地区居民稀少，可供掳掠的钱粮财物有限。再者，横山既是天然屏障，自然便是中原王朝设置防御的重点。其北面的盐州、麟州等之间有通路相互联系，便于军事上的接应支援。因而游牧民族南侵，较多利用的是桥山（子午岭）以西的萧关道和马莲河谷道。
此时的单于都护府与白道岭之间，是黄河及其支流金河（大黑河）冲积而成的谷地白道川（呼和浩特平原）。其地皆为黑沙土壤，省功力而多收获，自秦汉以来，历代都在这里兴置屯田，金河在隋朝时已能通水运。在唐代北方东西万里的边疆线上，阴山之下的河套地区，不仅地位居中，而且地形平坦，水草丰美，宜于胡骑驰骋。阴山的南坡陡峭矗立，形如屏障。唐朝在阴山之下屯田积谷，在横山以北牧养马匹，可收军粮和战马就近供给之利。
开元二十八年（740）至二十九年（741），朔方军镇两易节帅。先是韦光乘代牛仙客，第二年又以王忠嗣代韦光乘。天宝三年（744）八月，王忠嗣出兵北伐后突厥，降其西杀所属部众千余帐。同年，王忠嗣再次出兵，击破后突厥左厢十一部。天宝四年（745），回纥击败后突厥，斩杀其白眉可汗，传首长安。后突厥汗国灭亡，回纥便取代了其在大漠南北的地位。
天宝三年（744）正月，郭子仪的父亲郭敬之去世。按照当时的丧服制度，父母亡故，亲子要服孝三年（实为27个月）。在任官员必须离职成服，归家守丧（丁忧）。丧期结束，才能重新任职。天宝五年（746）夏天，郭子仪丁忧结束，官拜右金吾卫将军兼判单于哥都护，又返回北疆，这年四月，王忠嗣主动辞去朔方节度使之职，由张齐丘接任。天宝八年（749）三月，张齐丘在中受降城（内蒙古包头西）西北500里外的木刺山（内蒙古五原西北，阴山南麓），利用故可敦城址设置横塞军，将安北都护府治所由中受降城移置于此处。郭子仪升任左武卫大将军兼安北副都护、横塞军使本军营田使。横塞军城更远在西受降城之北，处于阴山防线的最前沿。天宝九年（750）八月，张齐丘发放军粮不公，引起士卒怨愤并群起殴打了他身边的判官。当时郭子仪也在场，急忙将张齐丘挡在自己身后，才使他免遭殴辱。风波平息后，张齐丘被降职调离，由河西节度使安思顺兼任朔方节帅。天宝十年（751）正月，唐玄宗任命宰相李林甫遥领安北副大都护和朔方节度使，以户部侍郎张畔担任节度留后，坐镇理事。
这一年二月，深受唐玄宗宠信和李林甫扶持的范阳（北京西南）、平卢（辽宁朝阳）节度使安禄山，又兼任河东镇帅，顿时权势熏天，炙手可热。天宝十一年（752年）三月。朔方镇辖区内发生了一场动乱，当时，范阳节度使安禄山调集了20万大军，准备讨伐契丹。安禄山奏请调朔方节度副使阿布思率同罗骑兵一起出征。阿布思与安禄山素来不和，担心其借机陷害，便请节度留后张玮上奏朝廷，不与安禄山同行。但被张玮拒绝。阿布思进退两难，一怒之下，率领他的部众打破粮仓和军械库，大肆抢掠后叛逃漠北。这一来，安禄山进攻契丹的计划只好暂停。九月，阿布思率领部众南下侵扰，围攻永清栅（中受降城西），被守将张元轨率军击败，又窜归漠北。朔方镇发生动乱，遥领节度使的李林甫脸上无光，遂于四月下旬自请解职，举荐河西节帅安思顺接任朔方节帅和安北副大都护。安思顺到朔方镇任职后，针对阿布思叛乱后的军事形势，对阴山防线作了一些调整。先是于当年奏调河西节度使李光弼担任单于府副大都护。李光弼原是王忠嗣属下爱将，刚毅善战，治军威肃。安思顺对其很器重。随后经过勘查权衡，李光弼决定将横塞军移置于大同川之西。
由于自高宗中叶以后，边疆驻扎的军队不断增加，更由于招募丁壮充任长驻边兵，军需供应成为国家财政的一大负担。开元以前，每年供给边兵的衣粮之费，不超过200万贯，自天宝以后，边将奏请增兵，每年支用衣料达1200万匹，军粮190万斛，公私劳累，百姓困苦。为了减轻供军转输之费，唐朝与前朝一样，凡边防镇守军、州，都设置屯田，种植禾豆稻麻，增加军储。凡天下诸军、州所置屯田，依照土地的水陆肥瘠，每年的收成丰俭，分为三等，总计有992屯。在盛唐时期的边塞战争中，朔方镇方面的局势相对平静，与东北和陇右地区相比，那种狼烟烽火、胡骑凭陵的大规模边警，较为稀少。但是，戍边将士壮怀激烈，忠君报国的一腔热忱，都是同样值得称颂的。千里边陲，秦汉故关，大漠落日，长河饮马，苍凉而雄浑。冬春苦寒，朔风吹雪马回步，战士铁衣凝霜冰。穷秋萧索，胡笳哀怨雁南飞，征人思乡空回首。就是在这样的漫漫屯防生活中，郭子仪历经艰辛磨砺，养成了善用骑兵，长于野战的军事指挥才能，铸就了宽厚持重的大将风度。
天宝十二年（753）冬天，安思顺以地偏土瘠，苦寒难耕为由，上奏朝廷设置天德军。唐玄宗准其奏请，并改横塞军为天德军，仍由郭子仪担任安北副都护兼天德军使。安思顺奏请设置天德军，其战略部署是以中受降城和东受降城连接振武军为朔方镇的左翼，以西受降城和丰州连接定远城为右臂，向南控制党项部落，向北防御回纥进犯。而天德军左右钩带。居中处要，成为阴山防线的指挥中心。天宝十四年（755），天德军城修筑完毕。其城“周回一十二里，高四丈，下阔一丈七尺，居大同川中，当北戎南进大路”。天宝十三年（754）春天，郭子仪又兼任丰州（内蒙古五原西南）都督、西受降城使、朔方军右厢兵马使。此时的阴山防线东、西两翼，分别由郭子仪和李光弼负责防守。郭、李二人都是胸怀城府，富有韬略，深得镇帅安思顺器重信赖。这年四月，郭子仪的母亲、平原郡君周氏老夫人去世。他又遵从丧礼，离职归家，服孝守制。
在中国古代历史上，阴山之下的河套平原以及黄河之南的鄂尔多斯高原，处于中原农耕地区与北方草原和西北地区的结合部，历来是北方或西北游牧民族与中原地区进行商业贸易或兵戎相争的重要场所，或是他们进入中原的门户，同时，也是中原王朝防御边患或控制北方与西北的重要前线。当回纥汗国取代后突厥汗国而称雄漠北后，其首领骨力裴罗受唐册封为“怀仁可汗”，在政治上与唐朝保持着和好贡使的关系，使唐朝北陲局势，又处于相对稳定状态。但是，由于朔方镇与西域地区在大漠东西形成呼应之势。而且，北对回纥的抚慰和防遏，必须以军事实力为后盾。边防之要在于练兵屯防，仍不容丝毫懈怠。所以，直到安禄山叛乱之前，阴山之下的重兵驻防部署，未曾改变。
郭子仪于代宗坐镇河中（山西永济）时，亲耕百亩，为将士表率。他到阴山防线之前，已在定远城主持过营田事务。当他负责阴山西部防务期间，自然也是顺应农时，躬身垅亩，操持农器，与士卒同甘共苦。郭子仪于天宝年间一直在阴山防线任职，担负着抚慰诸蕃，保边卫国的重任。在这一时期，他的军事才能和政治才能都得到了全面的展示，在将士和蕃族中享有很高的声望。