匈奴在张掖失利，便把矛头指向了东边的乌桓。汉朝又从匈奴的降者口中得到此一信息，便派范明友出兵击之。匈奴大恐，于是又把矛头指向了汉朝在西域的同盟者——乌孙。张骞第二次出使西域，欲联络乌孙共击匈奴，虽未达目的，但加强了二者之间的联系。元封六年（前105年），乌孙以千匹马礼聘汉公主，汉以江都王刘建之女细君嫁乌孙昆莫猎骄靡，终于同乌孙结成同盟。细君去世之后，汉朝又把楚王刘戊的孙女解忧嫁给乌孙王岑限。

汉匈张掖之战

匈奴对乌孙与汉朝关系的发展极为不满，伺机破坏。昭帝元平元年（前74年），匈奴人以田猎为掩护，联合车师（今新疆吐鲁番一带)骑兵，向乌孙发动进攻，夺取了乌孙东境的车延、恶师二地，且派使者威胁乌孙交出汉朝公主，强迫乌孙断绝与汉朝的友好关系。昆弥翁归靡立即组织精兵反击，解忧公主也上书昭帝，请求朝廷发兵救乌孙。朝廷经过讨论，决定调集兵马，帮助乌孙打击匈奴。正在这时，昭帝病逝，年仅21岁，无嗣，由谁继承皇位的问题突显出来，只得将救乌孙事暂时搁置。

解忧公主

大臣们选择在狱中长大的武帝长子戾太子的孙子刘询为帝，是为汉宣帝。这时又接到乌孙昆弥翁归靡送来的告急文书：“连为匈奴所侵削，昆弥愿发国半精兵人马五万匹，尽力击匈奴，唯天子出兵，哀救公主！”本始二年（前72年）夏，汉朝下令调发关东的轻锐士，并且从郡国优健习骑射吏中选拔人员从军，总共调集了16万骑兵，秋天，由5将军率兵，分别由西河、张掖、云中、酒泉、五原出塞，校尉常惠持节到乌孙，组织和协调乌孙作战。“匈奴闻汉兵大出，老弱奔走，驱畜产远遁逃，是以五将军少所得。”

汉宣帝像

乌孙昆弥率骑兵一直攻到匈奴的右谷蠡王庭，捉获单于父行及嫂、居次（即公主）、名王、犁汗都尉、千长、将以下3.9万多级，获马牛羊驴骡及骆驼等70余万头。匈奴民众死伤而离去者及畜产长途转移死亡的不可胜数。这是汉乌联合与匈奴的一次大战。匈奴损失惨重，元气大伤，从此更趋向于和亲，而不敢南下扰边。但是匈奴却把自己的惨败归罪于乌孙。

乌孙昆弥像

当年冬天，壶衍提单于亲自率领1万多骑兵攻打乌孙，乌孙人拼死坚守，匈奴只携得乌孙一些老弱人员，就要返回之时又碰上天降大雨雪，“一日深丈余，人民畜产冻死，还者不能什一”。翁归靡乘匈奴虚弱，又联合丁零（今贝加尔湖以南小国）、乌桓（东胡族的一支），由东西北三路同时进攻匈奴，共杀死匈奴人数万，获马数万匹，牛羊更多。加上其时蒙古高原发生饥懂，匈奴“人民死者什三，畜产什五，匈奴大虚弱，诸国羁属者皆瓦解，攻盗不能理”。

壶衍提单于像

此后，汉朝还派出三千骑兵，分3路入袭匈奴，虏获了数千人。此后匈奴终不敢扰边，“而边境少事矣”，从而加速了匈奴这个游牧帝国的分裂、衰败。校尉常惠因协调与组织乌孙打击匈奴的功勋，被封为长罗侯。此后，常惠一直主持朝廷对西域尤其是乌孙的事务，做出了很大的成绩。