大軍在邊塞駐紮了一個多月之後，果斷開啟第二輪北伐，這才是此次行動的重點所在。在第二輪出征之際，衛青刻意將右路的蘇建與前路的趙信合二為一，謹防因兵力過於分散。

衛青的直覺非常靈敏。

大軍再度向北深入尋覓匈奴主力決戰時，蘇建與趙信區區3000騎兵遭遇匈奴單于所率領的騎兵主力。趙信見勢不妙，投降於匈奴，蘇建則歷經九死一生之後，3000騎兵全數犧牲，自己僥倖逃出包圍圈，回到了大將軍衛青的軍營中。

趙信原本是匈奴小王，降漢後封翕侯，遭遇單于主力後再度反水倒向匈奴，他的反水對漢軍後續伐匈奴行動產生了深遠的負面影響。《漢書》載，單于封趙信為“自次王”，還把姐姐嫁給他，趙信熟悉漢軍戰法，建議匈奴“遠徙漠北，誘漢軍深入而擊之”，直接改變了後續漢匈戰爭的格局。

後路的李廣再一次完美地錯過了匈奴主力與偏師，打了一回醬油。

衛青所統帥的其餘各部則找到了單于之外的匈奴主力，並斬敵及俘虜匈奴一萬餘人。

以上只是主戰場上的戰況，捏在衛青手中的那一把刀——校尉霍去病統率800名精銳騎兵則游離於主戰場之外，以“龍城之戰”為藍本，發起了一場長途奔襲式的“斬首行動”。

霍去病帶領800精銳騎兵找到了匈奴的巢穴，專找匈奴貴族和指揮中樞下手，最終斬首2000餘級，還斬殺了單于的祖父輩貴族藉若侯產、生擒單于季父羅姑。

霍去病的這種戰術完全跳出了 “正面硬剛”的定式思維，利用騎兵的機動性打游擊、掏心腹，霍去病不經意之間就此形成了屬於自己的戰風。在此後的一系列對匈奴作戰中，他將會把這種戰法發揮到極致。對此，《史記》所留下的評價極其經典——“敢深入，常與壯騎先其大軍”。

蘇建返回大將軍的營帳之後，關於如何處置蘇建，軍中有過一場很是經典的討論。

議郎周霸：“自大將軍出師以來，還從未斬過一位部將。如今蘇建丟棄了本部人馬，應將其處死，以示大將軍的權威。”

長史：“不對。蘇建以數千人馬抵擋匈奴單于好幾萬人，奮戰了一天多，將士傷亡殆盡，而蘇建不敢有二心，獨自返回。將其斬首，就等於告訴以後的將領戰敗不能返回，所以不應殺蘇建。”

衛青：“我奉皇上之命而統領大軍，無須擔心權威，周霸勸我殺蘇建來顯示權威，這是大錯特錯！蘇建是罪是功的決定權在皇上，而不在大將軍營帳。”

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