公元前124年，卫青等人率十几万大军，奔袭千里，一举击败了匈奴大军。汉武帝大喜，拜卫青为大将军，加封八千七百户。就这样，奴仆出身的年轻人卫青，成了汉军的元帅，地位远远超过李广。
公元前121年夏，汉武帝出动两路大军，向匈奴发动大规模的攻势。一路由李广和张骞率领，北出右北平郡，朝西迂回，负责牵制匈奴骑兵；汉军主力由霍去病和公孙敖率领，自北地郡出征，进攻河西。
北出右北平郡后，李广率领四千精骑兵先行，张骞率领一万骑兵在后面接应，两军距离较远。李广部被匈奴四万骑兵包围了，经过一天的交战，李广部损失惨重，几乎全军覆没，只好收兵回朝。在敌我悬殊的征战中，李广和张骞以微弱的兵力牵制了匈奴的大部分兵力，为霍去病所率西路的胜利，创造了条件。
霍去病和公孙敖出征后，公孙敖迷路了，没有与霍去病会师。霍去病率领骑兵孤军深入，奔驰两千多里，到达居延泽，路过小月氏，深入祁连山下。霍去病率军击败匈奴骑兵，俘虏了匈奴贵族、官长三千多人，杀伤三万多匈奴人。
在河西战役中，霍去病立下了大功。汉武帝给他加封食邑五千户。霍去病的地位已经与大将军卫青不相上下了，当时他只有二十岁。而李广却陷入重围，损失惨重。尽管李广也重创了匈奴骑兵，然而功过相抵了。张骞和公孙敖由于贻误战机，根据军法理应处死，他们出钱谷赎罪免死。
河西战役结束后，匈奴势力大大减弱，被迫逃到大沙漠以北。匈奴单于以为路途遥远，汉军不会跨过大沙漠，便继续率军偷袭右北平、定襄等郡。汉武帝决心发起漠北战役，歼灭匈奴主力。这是汉朝对匈奴的第三场大战役。
公元前119年春，汉武帝派卫青和霍去病率领几十万人马，兵分两路，浩浩荡荡地向漠北进发。李广曾多次向汉武帝请战。汉武帝看到李广年纪太大了，不叫他参战。后来，经过多次请求，汉武帝见李广求战心切，就任命他为前将军，跟随卫青出征。
出塞后，卫青从俘虏口中得知单于驻扎地，便决定亲自率精锐部队袭击单于，而命李广与右将军赵食其从不易行军的东路出击。李广请求为先锋，要随卫青从正面出战，可卫青曾暗中受到武帝的嘱咐，认为李广年老又命相不好，不让他与单于正面对阵。当时卫青的好友公孙敖新近失掉爵位，卫青想给他立功的机会，所以把李广调开，给公孙敖创造了立功的良机。
李广请战未果，便恼臷地回到营中，领兵与右将军会合从东路出发，因部队无向导迷失了道路，落在了大军后面，耽误了约定的日期，与因单于逃脱无功而返的卫青部队在回师的路上迟迟相遇。大将军卫青派长史带着干粮和酒送给李广，顺便向李广询问迷失道路的情况，还要给天子上书报告详细的军情。李广没有回答，卫青就派长史责令李广幕府的人员前去受审对质。李广不甘受辱，于是就拔刀自刎了。
当初，李广的堂弟李蔡和李广一起侍奉文帝。到景帝时，李蔡累积功劳已得到年俸两千石的官位。武帝时，做了代国的国相。元朔五年（公元前124年）被任为轻车将军，跟随大将军卫青攻打匈奴右贤王有功，达到斩杀敌人首级的数量，被封为乐安侯。元狩二年（公元前121年）间，丞相孙弘死后，李蔡谜任为丞相。李蔡的才干在下等中，声望比李广差得很远，然而李广得不到封爵和封地，官位没超过九卿，李蔡却被封为列侯，官位达到三公。李广属下的军官和士兵们，也有人得到了侯爵之封。
一生征战，却不能得到应有的奖赏，心中烦闷，这也许是李广自杀的主要因。
至死也未被封侯的始末
李广一生与匈奴交战七十余回，他总是身先士卒，杀敌无数，深受士卒爱戴。他英勇善战，威震匈奴，被匈奴人誉为”飞将军”。在汉武帝以侯赐爵大奖军功的年代，李广部下的几十人都得到封侯赐爵的奖赏，为何单单李广到死也没有得到封赏？
乍看李广戎马一生，拥有辉煌战绩。若细分析可总结为两点：生不逢时和命运不济。西汉历经秦末农民战争、楚汉战争，建国之初，国家千疮百孔，百废待举，经济极度困难，连宰相都只有牛车坐，因此国家采取休养生息的方针。李广主要生活在汉景帝时代，等他到汉武帝时代，年龄已经大了。在汉景帝时代，治理国家的指导思想是道家思想，倡导无为而治；在与匈奴的关系上是求和不求战。虽然汉匈时有战事，但那只是局部地区、小规模的，属于”摩擦”，没有发生大的战役，两国之间也没有真正撕破脸皮。遇到摩擦，汉朝就采取和亲的办法，息事宁人，求得边疆暂时的安稳，借以发展经济，壮大实力。
因此，在景帝时代，李广虽然会打仗，打得好，但却不能完全发挥他的才能。还有，景帝时代有周亚夫在，在消灭六国造反的战争中，周亚夫担任大将军，李广那时还没有多大的名声。”天下安，注意相；天下危，注意将。“景帝时代国家相对安定，也是李广不能被重用的因。作为一个将军，只有在沙场才能建功立业，没有重大的战事，又怎么有将军的用武之地呢？
后来，青年英雄卫青、霍去病等脱颖而出，其才略远远高于李广，使得李广这位令匈奴人”闻风丧胆“的老英雄黯然失色。所以连汉文帝都曾对李广说：“可惜呀，如今汉朝地广人稀，国力贫弱。你若生在高帝时，当个万户侯都没有问题！“
从作战经历来看，李广的运气的确不佳。卫青、霍去病曾经多次率领部队深入敌人的纵深，离开主力部队数千里，到达王廷，不仅在危险丛生中转危为安，而且每次都能够打败敌人，大胜而回。李广却没有这样的”运气”，不好的运气他遇到三次。第一次是在公元前129年，当时汉武帝派卫青、公孙敖、李广三路兵马进攻匈奴，结果只有卫青获胜；公孙敖、李广两路都被击败，李广被活捉，侥幸逃回。按照西汉的法律，公孙敖、李广都应该斩首，家人用钱赎命，才得以不死。第二年，汉武帝又起用他做右北平太守，可见皇帝还是重视他的。
第二次是公元前121年，霍去病、张骞、李广、公孙敖各率一支部队北上，李广率领五千人的军队出右北平，遇到匈奴四万人的军队，苦战两天，损伤过半，功过相抵，没有受到赏赐。博望侯公孙敖因为滞留耽误时机，”当死，赎为庶民”。而霍去病却过居延，到达祁连山，”得单桓、酋涂王，及相国、都尉以众降者二千五百人，斩首虏三万二百级”。
第三次是公元前120年，大将军卫青出塞进攻匈奴，命令李广、赵食其走东路，东路远而且曲折。李广、赵食其没有向导，迷路了，等到他们姗姗来迟的时候，大将军已经縗旋。大将军责问，李广担心被审判而自杀。
李广不封侯还与汉武帝的用人思想有关。”人尽其才“是汉武帝用人的基本思想。有功必重赏，无功必重罚，这是汉武帝一贯的做法。桑弘羊有赚钱的才能，汉武帝和他只谈论了一个晚上，第二天就任命他为大司农，掌管国家的财政大权。
然而不论是自己喜欢还是不喜欢的人，只要有一点儿小的犯法行为，或者说假话，汉武帝就动辄将他们杀了。他说：“有才而不肯尽用，与无才同，不杀何施！“李广利是他的亲戚，曾经率部队进攻西域一个小国家，无功而返时，汉武帝下令不准进关。后来因在一次战役中失败，李广利竟不敢回汉朝，而投奔了匈奴，因就是怕回来掉脑袋。
在汉武帝时期，李广虽然有很高的名望，但是论到军功，拿得出的的确寥寥。相反，正如前面说的，问题倒是不少。李广的功劳主要在汉景帝时期，威望也主要是在那个时期树立的；在汉武帝时期，我们看到是卫青、霍去病建功立业，而李广却相对平庸，因此没有进一步得到封赏也就可以理解了。