高帝七年（西元前二○○年）冬，劉邦親率三十二萬大軍征討韓王信。漢軍先在霍人（今山西繁峙東北）大敗代軍，又在銅鞮（今山西沁縣南）打敗韓王信率領的軍隊，斬殺了他的大將。韓王信狼狽地投奔了匈奴（信亡走匈奴）。
匈奴單於冒頓派左右賢王（單於手下兩名次大君長，左賢王治西部，右賢王治東部）率領一萬多騎兵和王黃等人駐守在廣武（今山西縣西南）至晉陽一帶。漢軍大敗匈奴聯軍，一直追到離石（今山西離石縣）。匈奴退至樓煩（今山西朔州）西北才重新結集。漢軍派出車騎將軍灌嬰率領燕、趙、齊、梁、楚機動部隊在馬邑大敗匈奴，隨後又攻下樓煩以北六縣，斬代國左相。周勃攻下太原郡六城後，與灌嬰會合，在晉陽城下擊敗匈奴聯軍，攻下晉陽。灌嬰、周勃繼續追擊匈奴聯軍，直到武泉（今內蒙呼和浩特東北）。灌嬰又攻佔了樓煩三座城，並在平城（今山西大同市）大敗匈奴騎兵。將軍酈商和周勃一塊兒平定了代郡、雁門郡，俘虜代國右相。
劉邦這次出兵，動用了漢軍裡的全部「菁英」，周勃、灌嬰、樊噲、夏侯嬰等大將齊齊上陣。漢軍捷報頻傳，匈奴節節敗退。
大戰正酣之時，兩名領導人各據一方，匈奴冒頓單於駐守上谷（今河北懷來），劉邦駐守晉陽。劉邦派出十幾批使者去刺探軍情，狡猾的冒頓故意把壯士、肥牛、良馬都藏了起來，使者看到的全是老弱的士兵和瘦弱的牲畜。於是，劉邦得到的情報匯總結果就是：匈奴可以打。只有最後被派去的婁敬回來說，兩軍交戰，理應炫耀自己的強項才對，可是我去匈奴大營，看到的都是老弱的士兵和瘦弱的牲畜，這裡面一定有問題，肯定是匈奴故意做給我們看的。所以我認為，匈奴不能打。
這時候，漢軍的二十萬人馬都已經過了句注山（今山西代縣北），婁敬的意見並沒有讓劉邦懸崖勒馬，反而惹得他火冒三丈，破口大罵：齊國的狗奴才，靠著伶牙俐齒做了官，現在竟敢在這裡胡說八道，亂我軍心。隨即下令把婁敬關了起來，戴上刑具，看押在廣武。
劉邦率領著漢軍三十二萬人馬一路向北直奔平城，偏偏半路上遇到了極寒天氣，雨雪交加，兩三成的士兵手指都被凍掉了。大部隊尚在途中，劉邦先行抵達平城，登上了白登山（今山西大同東北）。就在這個時候，冒頓突然竄了出來，率領四十萬精銳騎兵把劉邦團團圍住。劉邦被殺了個措手不及，放眼望去，四周皆是匈奴的戰馬，而且四面顏色還各不相同，西面全是白馬，東面全是青馬，北面全是黑馬，南面全是黃馬，場面極為壯觀。
這場面劉邦不得不連續欣賞了七天，因為他被困在白登山上七天七夜，又餓又冷，內外資訊完全被切斷。後來陳平獻計，讓劉邦派出使者私下遊說單於閼氏（單於的大老婆），贈以厚禮，再透過閼氏擺平單於冒頓，這才得以解圍。陳平用的這個計保密級別很高，一直都沒人知道。《史記集解》引漢人桓譚《新論》說，陳平的奇計其實是針對閼氏的婦人之心，宣稱漢有美女，天下豔絕，眼下漢帝被圍，已經派人回去召集美女，準備獻給單於。單於見到美女肯定欣喜若狂，到那時閼氏的地位便將不保。不如趁美女還沒送來，趕快放了漢帝。只要漢帝平安回去，美女也就不用再獻了。閼氏被這番話蠱惑，立即去勸說單於：匈奴、漢族兩主互不相困，即使我們得了漢地，也不能長期在這裡居住。再說，漢王也有神靈護佑的。單於冒頓耳裡聽著閼氏的話，心裡卻想著另外一件事：原本自己和韓王信的部將王黃、趙利約好共同對付漢軍，可這幫人到現在還沒來，說不定他們已經跟漢軍私下勾結了。謹慎起見，單於冒頓順勢接受了閼氏的意見，下令放開包圍圈一角。
這一天，天降大霧，能見度很低，得到匈奴那邊回饋的訊息後，陳平向劉邦建議，讓士兵們拉滿弓，面向外，從解圍的一角緩緩走出去。最終劉邦得以順利進入平城，和大部隊會合。冒頓單於率兵離去，漢軍也撤走了大部隊，只留下樊噲平定代地。
事實上，真正幫助劉邦脫險的並不是陳平的奇謀，也不是匈奴單於大發慈悲，而是漢匈之間的關係。匈奴入侵不是要佔領土地，也不是要俘虜皇帝，它要的是大漢的人口和財富。劉邦率兵攻打匈奴，也不是想跟匈奴作對，而是要平定韓王信的叛亂。這種關係註定了兩國之間不是誰吃掉誰的關係，而是掠奪與反掠奪的關係。