而李广经常与匈奴作战，汉景帝先后让他担任上郡、云中等地的太守之职。汉武帝继位后，调任李广为未央宫禁卫军统帅。公元前119年，汉武帝发动漠北之战，派卫青、霍去病率兵出击匈奴，而年迈的李广多次向汉武帝请战才被任命为前将军。在征战过程中，李广见卫青没有委以重任，便私自带兵出走。由于缺乏向导，军队在沙漠中迷失了方向，李广认为自己一生从未犯过如此低级的错误，便拔剑自刎了。
李广的一生都投入到抗击匈奴的事业中，由于他的骁勇善战，成为匈奴心目中可怕的劲敌。
