他在上谷、陇西、北地、雁门、代郡、云中等地都做过太守，每到一地都率兵与入侵的匈奴奋战。
有一次，匈奴进犯上郡，汉景帝派一个宦官跟随李广训练军队，抗击匈奴。那个宦官带领几十个骑兵在草原上飞奔，不想遇到了三个匈奴的射手。宦官以为自己的人多，匈奴人少，就命令那几十个骑兵去追杀对方的三个人，结果，不但他自己受了伤，连他带去的那几十个人都被匈奴射死了。宦官急忙逃回营地，向李广报告了这个情况。
李广说：“这一定是匈奴的射雕能手！”于是，带领一百人快马加鞭去追那三个人。追了几十里，终于看到了三个人的身影，李广命令兵士从两侧包抄过去，他亲自射杀了两个人，把剩下的一个活捉了。大家高高兴兴地准备回营，可是，远处突然卷起阵阵烟尘。他们仔细一看，原来是几千名匈奴的骑兵赶了过来。
有一个兵士说：“将军，我们快跑吧。”
李广勒住马缰，对大家说：“我们离开大营有几十里地，如果现在往回跑，匈奴兵一定追杀我们，我们难以活命。不如干脆停下来不走，让他们以为我们是汉军的疑兵，这样，他们就不敢来攻击我们。”
李广率领这一百多骑兵迎敌而上，在距离匈奴仅仅两里地的地方停了下来。他还命令兵士都下马，并把马鞍卸下来，就地休息。
兵士们急了，说：“匈奴骑兵这么多，离我们又如此之近，他们要是攻过来，怎么办？”
李广说：“我们这样做，就是进一步向匈奴人表示我们不逃走，让他们更加相信我们是来引诱他们的。”
匈奴的将领看到李广他们这样松懈，果然不敢冒进。
半夜时分，匈奴骑兵终于认定汉军就埋伏在左右，随时都可能发动进攻，急忙撤走了。李广等到第二天天亮，见山上没有匈奴兵了，才带着一百多人安全地回到了大营。
汉景帝去世后，汉武帝即位，公元前174年，汉朝军队想以雁门郡的马邑城，也就是今天的山西省逆州市为诱饵，让匈奴单于中计，好一举歼灭他们。可惜，单于未到马邑城，就识破了汉军的计谋，率兵逃走了。
李广不服气，率领一队人马去攻打匈奴，不料匈奴军队人多势众，不但没有被打败，反而把李广给活捉了。
匈奴兵见李广受了重伤，就把他放在吊床里，用两匹马驮着，送往单于的大营献功。李广躺在那里，表面看像是昏死过去了，实际上他一直在偷偷地观察动静。大约走了几十里，他瞅着旁边一个匈奴兵骑着一匹好马，就猛地一跃，跳上那匹马，随手夺了弓箭，把那个匈奴兵推下马去，掉头向回飞奔。
匈奴骑兵见李广跑了，都来追他，李广一边催马，一边弯弓搭箭，射死了几个追在前边的骑兵。其余的人眼瞧着他越跑越远，无奈地回去了。
多年来，李广一直在北方镇守，与匈奴大大小小打了七十多仗。因为李广行动快，箭法精，忽来忽去，叫人难以捉摸他用兵的思路，所以，匈奴人给他起了一个外号，叫“飞将军”。匈奴人害怕汉朝的“飞将军”，凡是有他防守的地方，他们都不敢再来进犯。
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