汉武帝即位后，很赏识李广的盛名，调李广为未央宫卫尉。李广的政治春天来了。汉武帝筹划的第一次反击匈奴的大战役是马邑战役。汉朝伏下重兵，准备围歼南下的匈奴。李广以骁骑将军身份率军埋伏在那等待匈奴钻进口袋里，封爵晋升仿佛指日可待。结果，多疑的匈奴单于发现了破绽（汉朝人没经验，都去埋伏了，放着漫山遍野的牛羊不管，能不让人生疑吗？），中途退兵。伏击计划中途夭折。李广只好无功而返，第二次错失良机。
汉武帝不久给了李广第三次封侯立功的机会。公元前129年，汉武帝遣李广、公孙敖、公孙贺和卫青四人率大军，兵分四路迎击匈奴。这一战，排名最后、初出茅庐的卫青一战成名，长途奔袭匈奴得手。而排名第一位、声名最高、资历最深的李广却全军覆没。战前李广迫切要建功立业，树大招风，被匈奴作为头号敌人来迎战。匈奴单于“久仰”李广威名，下令匈奴务必生擒李广。于是匈奴集中数万精兵围歼了李广的部队，李广受伤被俘，寻机夺马杀回中原。归国后，李广别说封赏了，因为全军覆没按律当斩，付了赎金后被废为庶人。
几年后，匈奴攻破辽西，北方告急。汉武帝起用李广镇守右北平，匈奴人敬畏李广，几年不敢骚扰右北平。公元前120年，李广率兵四千出右北平，和张骞所部分兵作战。结果李广受到了匈奴一如既往的“高度重视”，被四万匈奴精锐包围。汉军士气低落，李广来去自如，加紧整饬军队，亲自拉强弩参战。这样坚持了一天一夜，汉军弹尽粮绝，败局已定。25 好在张骞带领一万骑兵及时赶到，解救出了李广。李广又失去了一次建功立业的机会，汉武帝考虑到他浴血奋战杀敌众多，功过相抵，不赏不罚。
至此，李广伤痕遍体，年到花甲，看似不能再上马杀敌了。照例，他的征战生涯要结束了。“自从反击匈奴以来，我参加了每一场战役。各部军官，才能在我之下的，因军功受封侯爵的有数十人。我打仗时从不落在他人后面，为什么没有尺寸之功封侯呢？难道这就是我的命吗？”堂弟李蔡和他一同起步，同时做的郎官，后来脱离战斗一线走高层路线，听皇上的话，办皇上交办的事，已经因功受封安乐侯，更在两年前担任了丞相。李广能力远高于堂弟，现在看李蔡成了一人之上万人之下的丞相，自己蹉跎了大半生，年近六十，心里的不好受不用言表。
汉语中产生了一个专门的词来形容李广的窘境：李广难封。
现在有漠北战役这样的大舞台，李广怎么能放过呢？对于他这样的老人来说，这是人生的最后一次机会了。所以他坚决要求出征。但汉武帝并不想派李广出征。因为李广年纪太大了，而且威名在外，留在朝廷里当作“镇国之宝”威慑匈奴更好，汉武帝不想让他去冒险涉阵。李广苦苦哀求允许自己跟随卫青出征。汉武帝经不起李广一再请求，勉强同意他出征。暗地里，汉武帝找来卫青，告诫他说，李广年纪大了，急于求战，我们满足他的愿望，但你不能让他担任先锋，更不能委以重任，托付重兵。
大军未出，李广和卫青就在作战部署上产生了矛盾。卫青安排公孙敖为先锋，自己率领主力跟进，从正面与单于主力决战；安排李广与赵食其领兵出东路，作为辅助。东路迂回难走，看起来也没什么立功的机会，李广自然是不愿意。卫青一开始就让他封侯的希望变得异常渺茫。李广心生怨气，听完行动安排后，既不争论也不说遵命，怒气冲冲地拂袖而去。
李敢认为卫青这是挟私用人，嫉功妒贤，一开始就要把漠北之战的首功留给自己和亲信（公孙敖救过卫青的命），派李广走东路是挤兑他。而且卫青还给李广规定了会合的日期，给日后的悲剧埋下了伏笔。
李广赌气率军走了东路，部队在荒漠戈壁中迷了路，没有按期与卫青的主力会师。
会师后，李广郁郁寡欢。汉匈最后一战结束了，从此“漠南无王庭”，匈奴远遁了。李广人生的最后一次机会丧失了。而且汉朝军法严峻，作战违期是重罪。李广一回到大营就躲入军帐，不见人。在这个节骨眼儿上，大将军卫青做了一件更让人误会的事情。他派长史带着干粮酒食慰问李广，同时问问李广所部迷路违期的情况。李广年纪大了，资历高，本来就心情郁闷，现在看一个年纪轻轻、低好几个辈分的文官来质问自己，犟脾气上来了，对长史的问话不理不睬。卫青对李广的性情秉性还是没有摸透，长史回去后没法处理违期的事，又让长史去催李广的部下来听候审问。这一下军营的动静闹大了，李广所部的校尉们都苦着脸被叫了出去。李广很护部下，说：“我部下的校尉无罪，是我迷路的，责任在我。我现在就去自首。”李广召集部下，说：“我李广与匈奴大小七十余战，这次跟从大将军与单于交兵，而大将军让我率部走迂回的远路，我迷路了。这些难道不都是天意吗？我已经六十多岁了，难道还要我去见那些刀笔小吏，啰啰唆唆地自我辩解嘛？”说时迟那时快，李广“嗖”地拔出佩刀，自刎而死。一代名将，就此陨落。
