西汉时期
汉初以来，匈奴族的领袖冒顿单于以其三十余万精锐骑兵，东败东胡，北服丁零，西逐大月氏（即月氏）。匈奴的统治区域起自朝鲜边界，横跨蒙古高原，与氐、羌相接，向南则伸延到河套以至于今晋北、陕北一带。冒顿把这一广大地区分为中、左、右三部。中部由冒顿自辖，与汉的代郡(今河北蔚县境)、云中郡（今内蒙古托克托境）相对。左部居东方，与汉的上谷郡（今河北怀来境）相对；右部居西方，与汉的上郡（今陕西榆林境）相对，由左右屠耆王（左右贤王）分领。左右屠耆王之下有左右谷蠡王、左右大将、左右大都尉、左右大当户、左右骨都侯等，各领一定的战骑和分地。单于的氏族呼衍氏、兰氏、须卜氏、丘林氏，是匈奴中最显贵的几个氏族。
匈奴人以游牧为生，逐水草迁徙，但在某些地点也建有城堡，并有少量的农业生产。匈奴各部经济发展不平衡，有些部落已开始使用铁器，在一些西汉匈奴墓葬中，有铁马具、铁武器和铁工具出土。匈奴的法律规定，坐盗者没入其家。匈奴人作战时，得人以为奴婢。匈奴贵族死时，近幸臣妾从死者多至数十百人。这种种情况，说明匈奴社会已处于奴隶制阶段。
白登之围以后，西汉与匈奴结和亲，通关市，厚馈赠，但仍无法遏止匈奴铁骑的侵犯和虏掠。元光二年（前133），汉武帝刘彻命马邑人聂翁壹出塞，引诱匈奴进占马邑，而以汉军三十余万埋伏近旁，企图一举歼灭匈奴主力。单于引骑十万入塞，发觉汉的诱兵计划，中途退归。从此以后，匈奴屡次大规模进攻边郡，汉军也屡次发动反击和进攻。在这长期的战争中，影响较大的有汉攻匈奴的三次战役。
元朔二年（前127），匈奴入侵，汉遣卫青领兵从云中出击，北抵高阙（阴山缺口，在今内蒙古杭锦后旗东北），迂回至于陇西，夺回河套一带，解除了匈奴对长安的直接威胁。汉在那里设置朔方郡（治今内蒙古杭锦旗北），并重新修缮秦时所筑边塞。同年夏，汉王朝募民十万口徙于朔方。
汉得朔方后，匈奴连年入侵上谷、代郡、雁门、定襄、云中、上郡，汉军在卫青指挥下数度出击。元狩二年（前121），武帝命霍去病将兵远征。霍去病自陇西出兵，过焉支山（今甘肃山丹东南）千余里，缴获匈奴休屠王的祭天金人。同年夏，霍去病由北地出击，逾居延海，南下祁连山，围歼匈奴。这次战役，沉重地打击了匈奴右部，匈奴浑邪王杀休屠王，率部四万余人归汉。汉分徙其众于西北边塞之外，因其故俗为五属国。后又迁徙关东贫民七十二万余口，以其绝大部分充实陇西、北地、上郡、西河之地。西汉王朝又在浑邪王、休屠王故地陆续设立酒泉、武威、张掖、敦煌四郡。汉得河西四郡地，不但隔绝了匈奴与羌人的联系，而且沟通了内地与西域的直接交通，这对西汉和匈奴势力的消长，发生了显著作用。匈奴失水草肥美的河西地，经济受到很大损失。所以匈奴人歌曰：“失我祁连山，使我六畜不蕃息；失我焉支山，使我嫁妇无颜色。”
由于汉军的多次打击，匈奴单于庭向北迁徙。元狩四年卫青、霍去病带领十万骑，“私负从”军者十四万骑，步兵及转运者数十万人，两路穷追匈奴。西路卫青军从定襄郡出发，在漠北击败单于，单于率残部向西北溃走.东路霍去病军从代郡出发，出塞两千余里，与匈奴左部左屠耆王接战获胜，至狼居胥山，临瀚海而还。这次战役以后，匈奴主力向西北远徙，漠南不再有单于的王庭。汉军占领了朔方以西至张掖、居延间的大片土地，保障了河西走廊的安全。汉在上郡、朔方、西河以及河西诸地设立田官，用六十万人屯田戍守，逐渐开发这一地域。
经过这几次重大战役以后，匈奴力量大为削弱，除了对西域诸国还有一定的控制作用以外，不能向东发展。百余年来，北方农业区域所受匈奴的威胁，到此基本解除。汉军在这几次战役中，损失也很大。元封、太初以后至武帝之末，汉同匈奴虽然还发生过不少战事，但是这些战事的规模和影响都不如过去了。
西汉王朝战胜匈奴以后，北方边地出现了新的局面。边郡和内地之间，邮亭驿置相望于道，联系大为增强。大量的移民和戍卒，在荒凉的原野上开辟耕地，种植谷、麦、糜、秫等作物。中原的生产工具、耕作技术、水利技术，通过屯田的兵民，在边郡传播开来。从令居（今甘肃永登境）西北至酒泉，再向西至于玉门关，修起了屏蔽河西走廊的长城，敦煌以西至盐泽（今新疆罗布泊。一作盐水，当今孔雀河），也修建了亭燧。北方旧有的长城进行了大规模的修缮，在今包头、呼和浩特附近的长城沿线，还设置了许多建有内城、外城的城堡。自敦煌至辽东，乘塞列燧，吏卒众多。边塞的烽燧系统逐步完善起来。屯田区、城堡和烽燧，是西汉在北方边境的政治、军事据点，也是先进经济、先进文化的传播站，它们对于匈奴以及其他相邻各游牧民族社会的发展，有很大的影响。
武帝太初三年（前102），路博德为强弩都尉，出屯张掖居延，于其地修障塞，开屯田。居延屯兵戍守，持续至东汉时，烽燧遗址至今仍在。近数十年来，居延附近多次发现驻军遗存的简牍，累积达三万余枚，被称为居延汉简。今甘肃、新疆的许多地方都有汉简以及晋简出土。其他省区，也发现大量汉简。这些都是汉代历史包括汉代边疆历史的珍贵资料。
匈奴人向西远徙以后，部落贵族发生分裂，出现五单于争立的局面。宣帝甘露元年（前53），呼韩邪单于归汉，引众南徙于阴山附近。竟宁元年（前33），汉元帝以宫人王嫱（昭君）嫁给呼韩邪单于，恢复了和亲，结束了百余年来汉同匈奴之间的战争局面。今包头等地有“单于和亲”等文字的瓦当出土，正是这一时期汉、匈关系和洽的实证。
东汉时期
南匈奴 北匈奴
东汉初年，当汉光武帝刘秀进行国内统一战争时，匈奴的势力有所发展。建武二年（公元26），渔阳太守彭宠反对刘秀，曾结匈奴为援。割据三水（今宁夏同心境）的卢芳在匈奴的支持下占据北边诸郡，同匈奴一起经常向南寇扰。光武帝也曾遣使与匈奴修好，但是没有取得结果，以后东汉派吴汉率军抗击匈奴，也经岁无功而返。统一战争结束后，卢芳于建武十四年逃入匈奴，东汉为了避免边境冲突，罢省定襄郡（治今山西右玉南），徙其民于西河（治今山西离石）；徙雁门（治今山西朔县东南）、代(治今山西阳高)、上谷（治今河北怀来东南）等郡吏民六万余口于居庸、常山以东。这样，匈奴左部就得以转居塞内。建武二十年，匈奴一度进至上党、扶风、天水等郡，成为东汉王朝严重的威胁。
正在这时，匈奴人遇到连年的旱蝗，赤地数千里，人畜死耗很大。东面的乌桓乘机进击，迫使匈奴北徙。接着，匈奴贵族中又发生了争夺统治权的内讧。建武二十四年，匈奴日逐王比被南边八部拥立为南单于，他袭用其祖父呼韩邪单于的称号，率部众到五原塞，请求内附，得到东汉的允许。从此以后，匈奴分裂为南北两部。
建武二十六年，南单于入居云中，不久又转驻西河郡的美稷，分屯部众于边境各郡，助汉戍守。东汉王朝常以财物、粮食、布帛、牛羊等赠给南匈奴，供给之费，每年达一亿钱以上。南匈奴同东汉和平相处，边境安宁，原来内徙的边郡居民，也多陆续回归本郡。和帝初年，南匈奴领有三万四千户，二十三万多口，包括军队五万人。南匈奴人逐步转向定居和农耕生活，并且逐渐向东向南迁徙。
北匈奴离汉边较远。他们控制着西域，常常侵扰河西和北方郡县，掳掠南匈奴人和汉人。东汉王朝为了避免这种侵扰，答应与北匈奴“合市”，一些南匈奴贵族因此对东汉发生怀疑，他们同北匈奴贵族暗中联络，准备共同反对东汉王朝。东汉为了隔绝南、北匈奴的交通，设置度辽将军，统度辽营，屯兵于五原曼柏（今内蒙古达拉特旗东南）。章帝时，北匈奴贵族驱牛马到武威与汉人“合市”，得到郡县的隆重款待和东汉王朝的馈赠。
北匈奴受到北面的丁零、东面的鲜卑、东南面的南匈奴的夹攻，又受到西域许多国家的反击，势力薄弱，部众离散，大批地向东汉投降。东汉王朝为了保障河西四郡的安全，并相机恢复同西域的交通，发动了对北匈奴的进攻。明帝永平十六年（公元73），汉军四路出击:祭彤（或作肜）、吴棠出高阙塞，窦固、耿忠出酒泉塞，耿秉、秦彭出张掖居延塞，来苗、文穆出平城塞。窦固、耿忠的军队追击北匈奴至天山和蒲类海（今新疆巴里坤湖），夺得伊吾（今新疆哈密西），在那里置宜禾都尉，留吏士屯田。和帝永元元年（公元89），窦宪、耿秉率师出击北匈奴，北匈奴降者二十余万人。汉军出塞三千余里，直至燕然山（今蒙古杭爱山），命班固刻石而还。
永元二年，汉军复取伊吾。永元三年，汉军出居延塞，围北单于于金微山（今阿尔泰山），匈奴战败后离开了蒙古高原，向西远徙。从这时起，匈奴东面的鲜卑族逐步西进，占据了匈奴的故地。
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