公元前121年，李广以郎中令身份率四千骑兵从右北平出塞，与博望侯张骞的部队一起出征匈奴。李广部队在前，张骞带领大部队在后面。军队前进了数百里，突然被匈奴左贤王带领的四万骑兵包围。李广的士兵们都非常害怕，李广于是派自己的儿子李敢先入敌阵探察敌情。李敢率几十骑兵，冲入敌阵，直贯匈奴的重围，抄出敌人的两翼而回。回来后向李广报告说：“匈奴兵很容易对付。”李广的军士听了这才安定下来。李广布成圆形阵势面向四外抗敌。匈奴猛攻汉军，箭如雨下，汉兵死伤过半，箭也快射光了。李广命令士兵把弓拉满，不要发射，他自己手持强弩射杀匈奴裨将多人，匈奴兵将大为惊恐，渐渐散开。这时天色已晚，汉官兵都吓得面无人色，而李广却从容不迫地整饬军队。军中官兵都非常佩服李广的勇气。第二天，他又和敌兵奋战，此时博望侯张骞的救兵才赶到，解了匈奴之围。李广的军队几乎全军覆没，李广功过相抵。博望侯张骞行军缓慢，接应不及，按律当斩，后用钱赎罪，成为平民。
元狩四年（公元前119年），大将军卫青与霍去病深入漠北打击匈奴。李广多次请求随军出征，武帝认为他年老所以未起用。直到元狩六年（公元前117年）李广才被任命为前将军，随卫青出征。卫青得知了单于的驻扎地之后，决定亲自率精锐部队袭击单于。却命李广与右将军赵食其从东路出击。东路道远，而且水草极少，不利于行军。李广拒绝调动，请求为先锋，说：“我按照部署应是前将军，现在大将军却改派我出东道，我与匈奴作战多年，到今天才得到和单于当面作战的机会，我申请当前锋，愿意先死在单于手里。”可是卫青曾暗中得到武帝的嘱咐，武帝认为李广年老又命数不好，不让他与单于正面对阵。另外，卫青的好友、救命恩人公孙敖刚刚失掉侯爵位子，担任中将军随大将军出征，卫青想给他立功的机会，所以把李广调开，让公孙敖与自己一同与单于对阵。
卫青不接受他的请求。李广没有向卫青告辞就动身了。部队因无向导，迷了路，落在大将军后面，耽误了约定的军期。卫青的部队取得大胜，在回军的路上与右翼部队会合。
回师后，卫青派长史拿干粮酒食送给李广，长史问李广等迷路的情况。李广不予回答，卫青又派长史催李广的部下前去听候审问。李广把责任全部揽在自己身上，说：“我的部下没有罪，是我自己迷的路。我自己去接受审判。”
李广回到军部，对他的部下说：“我自成年后与匈奴大小七十余战，今有幸跟从大将军出击单于，但是大将军却派我部迂回，迷了路，这不是天要灭我吗！再说我已经六十多岁了，不能去面对那些审判员。”说罢，拔刀自刎。李广部下军士大夫全都痛哭。百姓听说了，无论认识与否，无论老者青年，都为他流泪。
李广前后与匈奴作战四十多年，却始终得不到封侯，当年同他一起做郎中的堂弟李蔡，人品才能不及中等，名声也远在李广之下，却连连得封。元狩二年（公元前127年），代公孙弘为丞相，位列三公。元朔五年（公元前124年）为轻车将军，后封为乐安侯。李广的许多部下也被封侯，而李广却未得爵邑，官职也没有超过九卿。
所以人们说“李广难封”，后世多把李广作为有才华而无法施展，得不到应有承认的代表性人物。有的人认为是他命不好。早在汉文帝十四年（公元前166年），匈奴大举入侵边关，李广以良家子弟身份从军抗击匈奴。因善于用箭，杀死和俘虏了众多敌人，因此升为郎中，以侍卫皇帝。李广多次跟随文帝射猎，猎杀猛兽，文帝曾慨叹：“可惜，你不遇时！如果你生在高帝刘邦的时代，万户侯也没什么难得的！”文帝这样感叹，是因为文帝自己不打算大事用兵。其实李广并非没有遇到好的时机，他的后半生正逢汉武帝当政。用一般性的眼光来看，李广也并非命不好，他在文帝、景帝时期发展得很好，三十来岁就当上了太守，成为封疆大臣，俸禄达到2000石，是仅次于三公级别的高工资。
但他的运气在武帝时期就很平平了。2000石的俸禄再没有升过，让他自己也想不通的是，身为大将，差不多参加了汉对匈奴的所有大战，但是他就是没有立什么功，也就不可能被封侯。尽管当时一次大战下来，只要不是打败仗，武帝都会很慷慨地封几十个侯爵，也算比较公正了。
李广去求助算命先生。一次李广与望气算命的王朔交谈，说：“自从攻打匈奴以来，我没有哪一次战斗没参加的，而且我的部下校尉，才能也就普普通通，但是得到封侯的有数十人，打仗的时候我从来没有落在别人后面，但我就是没有尺寸的军功以得封爵，什么原因？难道是我的面相不应当被封侯吗？是我的命不好吗？”
王朔说：“将军想想有没有做过什么让自己悔恨的事情呢？”
李广想想说：“我为陇西太守时，羌族人造反，我诱降了他们之后却又杀死了他们。至今最大的悔恨莫过此事。”
王朔说：“没有比杀已降的人的罪过更大的了。这就是你不得封的原因了。”
李广的罪过并不仅仅是杀降一件事。公元前129年李广战败后，在家闲居，常与颖阴侯灌婴的孙子灌强到蓝田南山中射猎。曾有一次，李广在夜间带着一个随从骑马外出，跟别人在乡间饮酒。归来时路过霸陵亭，霸陵亭尉（相当于今天的派出所所长）喝醉了，上前呵斥李广不让他通行。李广的随骑说：“这是前任的李将军。”亭尉说：“就是现任将军尚且不能夜间通过，更何况是前任将军！”于是就扣留了李广等人，留宿霸陵亭。过了不久武帝召李广，封他为右北平太守。李广随即请求武帝派遣霸陵亭尉一同前去。到了军中李广就把亭尉杀了，然后向皇帝上书谢罪。因为正值用人之际，武帝也没有追究。
李广是一个纯粹的军人。如果他的贵族气多些，他将会是美国二战名将巴顿一类的人物，但李广不善言辞，看起来就像个农民。平时没事，只会以射箭赌酒为乐。也许，电视剧《亮剑》的李云龙最类似飞将军。真正的军人并不是一脸正气的正人君子型的，反倒有几分像土匪。李广治军简捷，行军没有严格的编制、队列和阵势。常找靠近水源的草地驻扎。士兵人人自便，晚上不打更巡逻自卫。军队的文书簿籍一概从简，但是也远远布置侦察人员，所以没遭遇过危险。
李广爱兵如子，凡事身先士卒。行军遇到缺水断粮之时，士兵不全喝到水，他不近水边；士兵不全吃遍，他不尝饭食。对士兵宽缓不苛，这就使得士兵甘愿为他出死力。李广为将廉洁，常把自己的赏赐分给部下，与士兵同吃同饮。他做了四十多年俸禄二千石的官，家里没有多少多余的财物，始终不谈购置家产的事，深得官兵爱戴。
汉初的边境战争是一场特殊的战争，其自然和人文特点决定了这场战争的异常坚苦和残酷。远离后方的长途奔袭，急风暴雨般的仓卒遭遇，以及众寡悬殊的孤军奋战，成为经常作战的方式。李广无疑是适应这些作战特点的杰出将领。非凡的勇敢、决断和应变能力、忠信正直的磊落襟怀，以及有别于传统的治军方法，使他成为受部下拥戴、敌军闻之丧胆的一代名将。
文武双全的军事家
东汉和帝永元六年（公元94年）秋，龟兹往尉犁（今新疆库尔勒东北）的道路上，浩浩荡荡开拔一只7万人的大部队。军队的大旗上面一个大大的“汉”在风中飘扬，总司令是汉人班超，然而，大军中汉朝的兵马是微不足道的，仅仅只有1800人而已。这是一只九国联军，主力来自龟兹、鄯善等八国，而以汉为盟主。
此时，西域诸国，只剩焉耆、危须（今新疆焉耆东北）、尉犁三国，因为曾杀害西域都护陈睦，心怀恐惧，尚未归汉。其余各国，均已平定。大军此行进攻焉耆、危须、尉犁，准备彻底平定西域。
九国联军统帅班超本是文人，出生于史官之家。父亲班彪、哥哥班固都是编写历史的官员，班超也做了兰台令史主编国史。汉明帝时，班超听说匈奴联络了西域的几个国家，经常掠夺边界上的居民和牲口，再也坐不住了，说：“大丈夫应当像张骞那样到塞外去立功，怎么能老闷在故纸堆里写文章呢？”他把笔杆扔了，参加了军队（文人从军就叫做“投笔从戎”，“从戎”就是当兵）。
在班超身上，看不到一点儿文人怯懦、斯文的模样，他是一个敢作敢为、胆大心细、富于谋略的真正男子汉。公元73年，执掌兵权的窦固派班超为使者，先去联络西域，斩断匈奴与西域的联系，再去对付匈奴。班超带着三十六个随从人员到了鄯善。鄯善王归附了匈奴，但匈奴不断地向他勒索财物，他苦于匈奴的压迫。这会儿汉朝派使者来了，他们殷勤接待。从张骞通西域以来，西域和汉朝不相往来又有65年了。班超住了几天，匈奴的使者到了。鄯善王怕得罪匈奴，冷淡班超他们。班超打听到匈奴的使者驻地离这儿才三十里地，知道鄯善王又是恨匈奴，又是怕匈奴，正为难着。班超不让透露风声，就把随从他的人全召集在一块儿喝酒。正喝得兴高采烈时，班超站起来，说：“你们跟我千辛万苦来到西域，想的就是为国立功。没想到匈奴的使者来了。要是鄯善王把咱们抓起来送给匈奴，咱们连尸骨都还不了乡了。”大家惊惧。班超又说：“不入虎穴，焉得虎子！如今只有一个办法，趁着黑夜去袭击匈奴使者住的帐篷。咱们杀了匈奴使者，鄯善王一定吓破胆，还能不归顺汉朝吗？”大伙全都赞成。
到了半夜里，班超率领十个壮士拿着鼓躲在匈奴帐篷后面，二十人埋伏在帐篷外面，他带着六个人顺着风向放火。火一烧起来，十个人同时擂鼓呐喊，其余的大喊大叫，杀进帐篷里去。班超手起刀落，一下子砍死了三个匈奴兵。壮士们跟着班超杀了匈奴的使者和三十多个随从，把帐篷都烧了。班超他们回到营里，正好天亮。鄯善王听到匈奴的使者被杀了，亲自来到班超的帐篷里，说今后一定听从汉天子的命令。班超安慰了他一番。鄯善王表示真心和好，就叫他儿子到洛阳去学习汉朝的文化。
班超身上有文人最好的素质，擅长交际，胸怀韬略，展示了无与伦比的外交天才，同时也是军事家，一个孤胆英雄。他经略西域三十一年，长时间只有36个随从，最多时也只有1800个汉军士兵，然利用西域各国的分合局势，借助各国的力量，以夷制夷，征服西域，靠着强大的大汉政权的声援支持，先后使鄯善、于阗、疏勒归附大汉。班超征召西域各国得军队击败莎车、龟兹、大月氏，大汉威名传遍西域。而班超也在公元91年，任西域都护（相当于新疆军区司令员兼省长），成为东汉派驻西域最高军事行政长官。在公元93年，得封为定远侯。
九国联军行到尉犁地方，班超派使者通告三国国王：“都护到这里来，只是为了要镇抚三个国家。如果三个国家打算改过向善，就应当派遣高官来迎接，我当赏赐王侯以下，事情完毕就回去。现在赏赐国王彩绸每人五百匹。”