公元前144年，匈奴兵大举进犯上郡(今陕西省北部及内蒙古自治区南部地区)，当时李广任汉上郡太守，汉武帝派一名宠幸的宦官跟随李广约束指挥、训练军队，准备反击匈奴。
大军扎营后，宦官带着几十名侍从在草原上兜风，不料遇到3个匈奴人。宦官本想带人前去捉拿这3个匈奴人，谁想，还没近前，3个匈奴人张弓发箭，射死了宦官的所有侍从，只剩下宦官一人带伤夺路逃回大营。李广问明情况后，断定是匈奴的神射手所为。为绝后患，李广当即带领百名骑兵疾追。此时，那3名匈奴射手已徒步往回走了几十里，靠近匈奴大队人马。李广令他的士兵从两翼包抄，不使敌逃脱。李广立马射箭，射死两个匈奴，并活捉一人。经过审问，这3人果然是匈奴的神射手。李广喝令将俘虏绑在马上，准备回营。此时，远远望见几千名匈奴骑兵飞奔而来，扬起的尘土遮天蔽日。脱身已来不及，情况十分紧急。不料，匈奴兵接近到约三箭地时，突然停了下来。原来，匈奴将领见李广他们只有百十来人，竟敢深入匈奴腹地，怀疑后面有伏兵，于是勒马依山列阵，观察汉军的动向。
李广的部下乍见匈奴这么多的士兵将他们围住，十分惊慌，纷纷欲勒转马头后撤，李广连忙制止。他说："匈奴人勒马不前，说明他们不知我方虚实，现在我们离大军有几十里的路程，如果慌忙后撤，他们追上来一阵乱箭，我们休想逃脱一人。若是我们留下来，表现出若无其事的样子，匈奴人一定以为我们是为汉朝大军作诱饵，引诱他们上当的，他们必然不敢妄动。"于是，李广令士兵们又上前了约二里地，然后下马解鞍，原地休息。他的副官说："敌人这么多，又离得这样近，假如有情况，我们如何应对？"李广说："敌人以为我们一定慌忙逃走，他们就会立即追杀，现在我们解鞍休息，表示我们不走，别有用意，更坚定他们以为我们是诱饵的想法。"
匈奴兵见李广的士兵横七竖八地躺在地上，十分悠闲，马在一边安然吃草，感到其中必定有诈。不然，百十人的骑兵部队在敌方几千人的包围之下怎敢如此泰然处之呢？恰在此时，有个骑白马的匈奴将领出阵检查匈奴兵的布防情况。李广飞身上马，率领十几个骑兵，冲到阵前，一阵乱箭将其射死。李广主动挑衅后，趾高气扬地率领士兵返回众人中间，再卸鞍休息。匈奴兵更加摸不着头脑，始终不敢贸然攻击。就这样，匈奴兵进也不是，退也不是，双方一直僵持到半夜。此时，夜黑风高，四野寂静，匈奴人认为在这百十来个人的周围一定有汉军大部队在埋伏，待他们有所行动之后突袭他们，于是再也沉不住气了，心想不管怎样，这其中必有计谋，于是撤兵回营，坚守阵地。第二天清早，李广带领百骑人马从容地回到自己的营寨中。
飞将军李广的确有过人的谋略与胆识。作战中多次以出奇制胜闻名。在上郡遭遇战中，面对数十倍的强敌，他指挥若定，毫无惊惶失措之举；对部下一隐再隐，对强敌一惑再惑。先是下马解鞍，使强敌怀疑自己是诱敌之兵而不敢贸然行动；接着射杀敌白马将，挫其锐气，使敌错乱，误以为是有意挑衅；随即又令自己的骑兵纵马而卧，进一步坚定强敌的错觉，使其惟恐中计而自动撤退。这也恰恰中了李广的迷惑计谋。
李广惑敌非常有效。有一次，在雁门作战中，李广兵少将弱，加上他自己生病，抵不住匈奴大军，兵败被俘。匈奴人生擒李广后，十分欣喜，看李广病态十足，就用绳兜把李广兜起来，放在两匹马之间，带他一同回营。行了大约10余里路，李广假装经不住折腾昏死过去。然后偷眼看见旁边有一匈奴少年骑一匹好马，他突然跃起，腾身上马，抢了匈奴少年的弓箭，把那匈奴少年推落地下。然后飞马奔驰几十里，回到了自己的军队中。
还有一次在右北平作战中，原定李广军队与博望侯张骞的军队会合围歼匈奴左贤王，但博望侯张骞因行军迷路，误了约定的日期。李广的1万人反被左贤王的4万大军包围。李广的部下都很恐慌，军心不稳，战斗力下降。李广派自己的儿子李敢率30几个骑兵冲向敌军，从敌人军阵中纵穿横行，以其快速勇猛，将敌人的阵营搅乱，安然脱身，然后告诉李广说："匈奴人很容易对付！"这一举动，大大地安抚了其他将士的惊慌之心。李广布置了一个士兵全体面向外围成一圆圈站好的圆阵，手持盾牌抵挡敌人的如雨之矢，而自己用他特有的弓箭先射杀敌人的副将，又射杀敌人的小分队，使敌人始终不能近距离向李广的军队射箭。双方就这样僵持了两天，左贤王损兵折将，最终带队离开了阵地，李广的军队才解了围。
公元前119年，大将军卫青率军出击匈奴，李广以60多岁的高龄任前将军职。出塞后，卫青从俘虏口中得知了单于的驻地。他想甩开李广独得大功，便令李广的前锋部队并入右翼出东道，他自带中军去追单于。李广力争无果，只好听令引军从东道出发与右将军赵食其会合，由于道路难走又无向导，迷失了路，没有及时赶到会合地点。此时卫青与单于相遇，单于力战不胜，率部下仓皇逃走，卫青只得徒劳而返。卫青差亲信带着酒肉来慰问李广，向他询问右翼部队迷路的经过，欲把走失单于的责任推给右将军赵食其，好向天子交代战斗经过。李广一身正直，不愿凭空污赵将军清白，没有答应卫青的要求。他把责任揽在自己身上，拔出佩剑引颈自刎。
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种战争的异常艰苦和残酷。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，成为经常的作战方式。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。