李广任右北平太守后，匈奴畏惧，称李广“汉之飞将军”，避之，数年不敢入侵右北平。
李广出猎，看到草丛中的一块石头，以为是老虎，张弓而射，一射箭去把整个箭头都射进了石头里。仔细看去，原来是石头，再射，就怎么也射不进石头里去了。李广一听说哪儿出现老虎，他就常常要亲自去射杀，居守右北平时一次射虎，恶虎扑伤了李广，李广带伤也终竟射死了这只虎。
李广为将廉洁，常把自己的赏赐分给部下，与士兵同吃同饮。他做了四十多年俸禄二千石的官，家里没有多少多余的财物，始终不谈购置家产的事，深得官兵爱戴。李广身材高大，臂长如猿，有善射天赋，他的子孙和他人李广学射箭，但都不及李广。李广不善言辞，与人闭居时亦以射箭来赌酒为乐，一生都以射箭为消遣。李广爱兵如子，凡事能身先士卒。行军遇到缺水断食之时，见水，见食，士兵不全喝到水，他不近水边；士兵不全吃遍，他不尝饭食。对士兵宽缓不苛，这就使得士兵甘愿为他出死力。李广射杀敌人时，要求自己箭无虚发，所以非在数十步之内不射，常常是箭一离弦，敌人应声而亡。也由此多次被敌人围追，射猛兽时也由于距离太近而几次受伤，但李广从不畏惧。
不久，郎中令石建死，李广被任命为郎中令。元朔六年(公元前123年)，李广再为后将军，从大将军卫青军出定襄，击匈奴。诸将多数因立功而被封侯，而李广军无功而还。
公元前121年，李广以郎中令身份率四千骑兵从右北平出塞，与博望侯张骞的部队一起出征匈奴。李广部队前进了数百里，突然被匈奴左贤王带领的四万名骑兵包围。李广的士兵们都非常害怕，李广就派自己的儿子李敢先入敌阵探察敌情。李敢率几十名骑兵，冲人敌阵，直贯匈奴的重围，抄出敌人的两翼而回。回来后向李广报告说：“匈奴兵很容易对付。”李广的军士听了才安定下来。李广布成圆形阵势面向四外抗敌。匈奴猛攻汉军，箭如雨下，汉兵死伤过半，箭也快射光了。李广就命令士兵把弓拉满，不要发射，他手持强弩“大黄”射杀匈奴裨将多人，匈奴兵将大为惊恐，渐渐散开。这时天色已晚，汉官兵都吓得面无人色，但李广却意气自如，更加地整饬军队。军中官兵从此都非常佩服李广的勇气。第二天，他又和敌兵奋战，这时博望侯张骞的救兵才赶到，解了匈奴之围。李广的军队几乎全军覆没，李广功过相抵，没有得到赏赐。博望侯张骞当斩，后用钱赎罪，成为平民。
李广前后与匈奴作战四十多年，却始终得不到封侯，当年同他一起为郎中的堂弟李蔡，人品才能不及中等，名声也远在李广之下，却连连得封，元朔五年为轻车将军，后封为乐安侯，元狩二年中，代公孙弘为丞相。李广的许多部下也被封侯，而李广却未得爵邑，官职也没有超过九卿。一次李广与望气算命的王朔交谈，说：“自击匈奴而广未尝不在其中，而诸部校尉以下，才能不及中人，然以击胡军功取侯者数十人，而广不为后人，然无尺寸之功以得封邑者，何也？岂吾相不当侯邪？且固命也？”(《史记·李将军列传》)王朔说：“将军想想难道做过什么可悔恨的事情么?”李广想想说：“我为陇西太守时，羌族人造**，我诱降了他们之后却又杀死了他们。至今最大的悔恨只有这事。王朔说：“罪过没有比杀已降的人更大了。这就是你不得封的原因了。”
元狩四年(前119年)，大将军卫青与骠骑将军霍去病深入漠北打击匈奴。李广多次请求随军出征，武帝认为他年老未被启用。直到元狩六年才被任命为前将军，随卫青出征。出塞，卫青得知单于的驻扎地，卫青决定自率精锐部队袭击单于。而命李广与右将军赵食其从东路出击。东路道远，而且水草极少，不利于行军。李广亲自请求为先锋，说：“臣部为前将军，今大将军乃徙令臣出东道，且臣结发而与匈奴战，今乃一得当单于，臣愿居前，先死单于。”(《史记·李将军列传》)可是卫青曾暗中受到武帝的嘱咐，认为李广年老又命数不好，不要让他与单于正面对阵。这时候，卫青的好友公孙敖新失掉侯爵，担任中将军随大将军出征，卫青想给他立功机会，所以把李广调开让公孙敖与自己一同与单于对阵。
李广当时知道这一内情，仍坚决拒绝调动。卫青不接受他的请求，命令长史下道文书，让李广赶快到所在部队去，照文书说的办。李广没有向卫青告辞就动身了，内心极其恼怒地回到营中，领兵与右将军会合，从东路出发。部队因无向导，迷失了道路，落在大将军后面，耽误了约定的军期。卫青的部队因单于逃跑也无收获，在回军的路上才与右翼部队会合。
回师后，卫青派长史拿了干粮酒食送给李广，顺便问起李广等迷路的情况。李广不予回答，卫青又派长史紧催李广的幕府人员前去听候审问。李广说：“诸校尉无罪，乃我自失道。吾今自上簿。”(《史记·李将军列传》)
李广回到军部，对他的部下说：“广结发与匈奴大小七十余战，今幸从大将军出接单于兵，而大将军又徙广部行回远，而又迷失道，岂非天哉！且广年六十余矣，终不能复对刀笔之吏。”(《史记·李将军列传》)言毕引拔刀自刎。李广部下军士大夫一军皆哭。百姓闻之，无论认识与不认识他的，无论老者青年，皆为之流泪。
李广有子三人，长子李当户早死，有遗腹子李陵。次子李椒为代郡太守，也先于李广而死。幼子李敢常随军出征，李广死时，李敢正跟随骠骑将军霍去病征战。李广死第二年，李蔡因罪自杀。李敢以校尉身份随霍去病击左贤王，力战，夺左贤王鼓旗，斩首甚多，被赐爵关内侯，食邑二百户，代李广为郎中令。不久，怨大将军卫青怀恨其父李广，击伤卫青，卫青因有所顾忌加之内心有愧，没有声张。后李敢至上雍，到甘泉宫狩猎，被骠骑将军霍去病射杀。当时霍去病正被武帝所宠，武帝辨说：“鹿触杀之”，(《汉书·李广苏建传》)对此事也就不了了知。
点评：李广一生皆在边关戍敌，与匈奴七十余战，以骁勇善射、智谋超群著称，匈奴闻其名则远而避之，不敢与其相战，堪称不战而屈人之兵。李广治兵宽缓不苛，与士卒同甘共苦，深受边关军民的爱戴，在历代的边疆士兵中都有着崇高的威望，是一位“才气天下无双”的将军。唐朝时期，有不少诗句用以歌颂李广，如王昌龄《出塞》，卢纶《塞下曲》，高适《燕歌行并序》等。
司马迁在《史记》中评价李广：“《传》曰‘其身正，不令而行，其身不正，虽令不从’，其李将军之谓也？余睹李将军悛悛(《汉书·李广苏建传》为恂恂)如鄙人，口不能道辞。及死之日，天下知与不知，皆为尽哀。彼其忠实心诚信于士大夫也！谚曰：‘桃李不言，下自成蹊。’此言虽小，可以喻大也。”孔子称“志士仁人，有杀身以成仁，无求生以害仁”。
李广之功绩，或许不如卫青、霍去病二人，然王昌龄《出塞》“但使龙城飞将在，不教胡马度阴山”一句中，只提飞将军，而不提大将军、霍骠骑，何也？
李广
秦时明月汉时关，万里长征人未还但使龙城飞将在，不叫胡马度阴山-----王昌龄《出塞》