步行的匈奴人遭遇，被射杀数十人。宦官逃回向李广报告。李估计碰上了射雕手，立即率百余骑兵追出数十里。追及后，李广射杀两人，随从将另一人俘获，一问，果然是射雕手。此时匈奴数千骑至，迅速占据附近的山头，摆开阵势。李广的随从十分害怕，建议李广快跑。李广说：“我们现在离开主力有几十里。如果跑，很快会被他们追上和消灭。我们不走，他们一定以为主力离此地不远，我们是引诱他们的，一定不敢向我们进攻。”他命令部属前进，离匈奴二里多，又命令下马休息，以示不走。匈奴不知底细，不敢出击。不一会儿，匈奴一骑白马的军官出阵。李广立即率十余骑冲上去，射杀此军官后回到原地，仍然下马休息。入夜，匈奴军悄悄撤走。拂晓，李广也率部安然返回。李广治军，不讲究内务队列、军容风纪，比较散漫。但他能身先士卒，吃苦在前，士兵都愿意听他的指挥。
汉武帝即位，他奉诏回长安任未央宫卫尉。元光六年(公元前129年)，匈奴入扰上谷(今河北怀来东南)。他任骁骑将军，奉命率万余骑出雁门(今山西右玉南)，出击匈奴，因众寡过分悬殊，他受伤被俘。匈奴将他放在一网篮内，置于两马之间。李广装作昏迷不醒。行十余里后，他乘押送者不备，突然跳上一马，夺取兵器和马鞭，将押送者推下马，然后扬鞭疾驰，跑回汉营。由于他战败，下狱当斩，赎为平民。几年后，因边患严重，朝廷又起用他为右北平(今内蒙古宁城西南)太守。匈奴都怕他，称他为“飞将军”，几年不敢犯边。此时，汉武帝对匈奴政策已由文景时代的和亲和防御改为进攻。元朔六年(公元前 123年)，他被任为后将军，随大将军卫青由定襄(今内蒙古和林格尔东北)出击匈奴，诸将都有斩获，但他无功而返。元狩四年(公元前 119年)，武帝命大将军卫青、骠骑将军霍去病率大军征讨匈奴。李广要求参加。武帝因他年老，不同意，经他多次请求，武帝才答应，并任他为卫青的前将军。但武帝又向卫青交待：李广已老，且运气不佳，不宜担任主攻。出塞后，卫青侦知单于的准确位置，自率精兵追击，而命令李广率部随右将军赵食其行动。李广对卫青说：“我是前将军。我一成年就同匈奴战斗，几十年才碰到与单于交战的机会，愿与单于决一死战。”卫青不允。李广怏怏而退。他和赵食其因无向导，迷路，没有赶上同单于的战斗。卫青大胜归来，在大漠以南遇到赵食其和李广，便强人去责问他们为什么掉队，并要求李广立刻去大营受审。李广对部下说：“我一生同匈奴大小七十余战，这一次有幸跟随大将军同单于作战，但又让我走右路，结果迷了路，这难道不是天意吗?我六十多岁了，岂能忍受刀笔吏刑讯之辱?”于是拔刀自刎。对他的坎坷一生和不幸遭遇，后人颇为同情，为缅怀和纪念他，写了许多诗篇。王昌龄所作即为其中一首。
