为贯彻主力伐胡的战略决策，汉武帝首先对匈奴组织了多次反攻战。作战的正面战场，东起辽东右北平，沿长城，西至天山车师；纵深从河套越阴山，直达大漠以北。从元光六年（前129）至征和三年（前90），前后延续近40年之久。先后投入的兵力近百万之多，规模之大，前所未有。当时，重大的战略反攻达11次以上，其中决定性的大战有三次：元朔二年（前127），派将军卫青率兵出云中以西，打败匈奴的白羊王、楼烦王，收复了河套以南地区；元狩二年（前121），派将军霍去病等从陇西出击，击败右贤王主力，横扫匈奴在河西的势力，开辟通往西域的道路；元狩四年（前119）由卫青、霍去病各率5万骑兵，分道深入漠北，歼灭了匈奴的有生力量。从此，“匈奴远循，而漠南无王庭”。（注：《汉书》卷94《匈奴传》。）
    在主力伐胡的同时，汉武帝又大力从事边疆的开拓与开发，主要表现在：积极经营西域，征楼兰、伐大宛；派唐蒙通夜郎，开发西南；平定南越、闽越的叛乱；镇抚西羌；对卫氏朝鲜政权开战等。经过艰苦的开边战争，将早已同中原王朝存在广泛联系的许多边疆地区，置于汉廷的管辖与治理之下，从而使统一的多民族国家得到空前发展和巩固。汉武帝开边的思想实践，来源于他的大一统理论。所谓“溥天之下，莫非王土”。这种思想在司马相如的一段话中也可得到佐证。他说：“《诗》云：溥天之下，莫非王土，率土之滨，莫非王臣。是以六合之内，八方之外，浸淫衍溢，怀生之物有不浸润于泽者，贤君耻之。今封疆之内，冠带之伦，咸获嘉祉，糜有阙遗矣。而夷狄殊俗之国，辽绝异党之域，舟车不通，人迹罕至，政教未加，流风犹微。内之则犯义侵礼于边境，外之则邪行横作……故北出师以讨强胡，南驰使以诮劲越，四面风德……遐迩一体，中外提福，不迹康乎？夫拯民于沈溺，奉至尊之休德，反衰世之陵夷，继周氏之绝业，天子之急务也。”（注：《汉书》卷57《司马相如传》。）不论武帝以何种思想指导开边，在边地设立郡县，开辟交通，发展经济，改革殊俗等，当是有积极意义的。
    汉武帝主力伐胡、开拓边疆的战略，虽然俟后遭到一些人的非议，特别是盐铁会议上，成为贤良文学与桑弘羊争论的焦点，（注：关于这个问题，于此不拟详述，将另撰专文讨论。）但是自昭、宣二帝在位之时直到西汉后期，汉廷的这一战略思想基本未变，突出表现在对匈奴的边备上。例如：汉元帝竟宁元年（前33），匈奴呼韩邪单于来朝，“自言愿婿汉氏以自亲……愿保塞上谷以西至敦煌，传之无穷。请罢边备塞吏卒，以休天子人民”。元帝把单于的请求交付群臣讨论，“议者皆以为便”，但熟悉边事的郎中侯应力持异议，向元帝陈述了安不忘危的12点理由。归纳其主要之点是：（1）自周秦以来，匈奴常犯边境，孝武时出师征战，攘之于漠北，在边境“建塞徼，起亭隧，筑外城，设屯戍以守之，然后边境得用少安”。“如罢备塞戍卒，示夷狄之大利。”（2）今匈奴被征服，“稽首来臣”，但匈奴的本性不会改变，汉廷应该“安不忘危”。（3）中国有礼仪之教，“愚民犹尚犯禁；又何况单于能必其众不约哉！”今罢边塞守备，会使匈奴产生欺侮之心，引起纷争。（4）自武帝修筑边塞以来，有很长时间了，“非皆以土垣也，或因山岩、石、木、暠谷、水门，稍稍平之，卒徒筑治，功费久远，不可胜计”。论者不深思熟虑，行权宜之计，精减戍守，“十年之外，百岁之内，卒有他变”，难应作战之需。（5）如果撤戍卒，“省候望，单于自以保塞守御，必深德汉，请求无已；小失其意，则不可测。开夷狄之隙，亏中国之固”。这样，“非所以永持至安，威制百蛮之长策也”。（注：详见《资治通鉴》卷29，元帝竟宁元年条。）侯应的这些陈词，是深谋远虑的备边大略，因而受到汉元帝的赞赏和肯定。
    在贯彻主力伐胡、开拓边疆战略的过程中，汉王朝除了在政治、经济诸方面采取了一系列配套举措外，还特别注意强化军队实力，做好军队的后勤保障，有如下三个显著特点：
    （一）发展骑兵。为适应边防战争的需要，汉武帝在西汉前期养马业兴起的基础上，加强马政，十分重视用马装备军队，发展骑兵。当时在中央增设了“八校尉”，其中的屯骑、越骑、长水和胡骑等四校尉，都是专门为训练骑兵而设置的。同时，又设立羽林骑，选拔西北地区精于骑射的“六郡良家子”和“从军死事之子孙”充当。（注：《汉书》卷19《百官公卿表》。）这些措施，使骑兵获得了突破性发展，数量空前增多。如元封元年（前110）冬十月，汉武帝巡视边陲，曾“勒兵十八万骑，旌旗千余里”。（注：《汉书》卷6《武帝纪》。）卫青、霍去病远征匈奴，曾动用过20余万骑兵出击。除了中央直辖的骑兵集团外，边郡各太守也统有不少的骑兵。《汉旧仪》说：“边郡太守各将万骑行障塞、烽火、追虏”。骑兵的种类有轻骑、重骑、突骑多种。说明白西汉中期后，不仅骑兵的品种、数量增多，而且骑兵的地位显著提高，成为与匈奴作战的主力。
    （二）边郡军屯。为保障战时军粮不乏，汉廷在边郡实行军队屯田，以便就地筹粮，减省转输之费，并借屯军增强边防战备力量。此举开始于武帝，行之于后世历朝。赵充国在《屯田奏》中阐述军屯的战略意义时说：实行军屯，“以为武备，因田致谷，威德并行，一也；又因排折羌虏，令不得归肥饶之地，贫破其众，以成羌虏相叛之渐，二也；居民得并田作，不失农时，三也；军马一月之食，度支田士一岁，罢骑兵以省大费，四也；至舂省甲士卒，循河湟漕谷至临羌，以示羌虏，扬威武，传世折冲之具，五也；以间暇时下所伐材，缮治邮亭，充入金城，六也；兵出，乘危徼幸，不出，令反畔之虏窜于风寒之地，离霜露疾疫瘃墮之患，坐得必胜之道，七也；亡经阻远追死伤之害，八也；内不损威武之重，外不令虏得乘间之势，九也；又无惊动河南大开、小开使生它变之忧，十也；治湟中道桥，令可至鲜水，以制西域，信威千里，从枕席上过师，十一也；大费既省，徭役豫息，以戒不虞，十二也”。奏书的最后结论是“屯田得十二便”。屯田“内有亡费之利，外有守御之备”。（注：《汉书》卷69《赵充国传》。）对屯田的作用从理论上做了全面、深入的论述。认为开展军屯是对敌威德并行，一举两得，不仅可以节省军费，减少徭役，而且可以保护当地居民的生产，有助于加强边防力量，迫使敌军不战而溃，具有重要的战略地位。