第二次河西之战，霍去病军在小月氏的指引下，灭掉弱水下游的稽沮。扫荡弱水中下游后，汉军来到蚕水（北大河）与羌谷水（黑河）汇流处，两河交汇便是弱水。
按时间算，霍去病一万骑先行，十天后公孙敖三万骑出发。此时已经一个多月，公孙敖的大军早应抵达弱水流域，可实际情况是公孙敖缺少匈奴向导，也没有识途的骆驼，刚从乌兰布和沙漠进入腾格里沙漠便迷路了。
公孙敖为什么会迷路呢？黄河以西至中央戈壁的这大片沙漠，巴丹吉林沙漠面积约4.43万平方千米，腾格里沙漠面积约4.27万平方千米，乌兰布和沙漠面积约0.99万平方千米，再加上雅布赖山，整个地区面积超过10万平方千米，几乎是江苏省或浙江省的面积，而且以流动沙丘为主，要穿越过去真的很难。
汉军箭矢用尽，霍去病却兵行险着，令小月氏人留在弱水流域清扫稽且残余，然后分兵两路，一路自己亲率主力，逆呼蚕水（北大河）西进，攻击酋涂部、单桓部。高不识则率偏师，逆羌谷水（黑河）东进，攻击呼于耆部。
浑邪王麾下这几个弱水部落，都已得知汉军从居延泽杀入弱水，但行动却磨磨蹭蹭，犹豫不决。几十年来，这些部落拿稽且部毫无办法，那些石洞简直是各部的梦魇。没人料到霍去病军有精准的向导，可以在二十几天内解决稽且部。匈奴人都认为汉军将受困上千个石洞，稽且部神出鬼没，汉军自身难保，怎么可能深入弱水上游。
浑邪王也是这么想的，他正亲自率军前往焉支山，安抚当地部落族众，填补折兰王、卢侯王的空缺。然而休屠王似乎不满足遫濮王旧地，竟派军队来夺焉支山下的牧场。双方你争我夺，在焉支山下摆开架势，寸步不让。
当霍去病军出现在呼蚕水上，酋涂王率众躲入山中，只派骑哨打探，用小股人马骚扰。
霍去病将大营扎在酋涂王城外一座土山上，愁眉不展。由于没有公孙敖的物资补给，特别是箭矢用尽，汉军与匈奴的远程对抗中苦不堪言。
酋涂王奸狡诡谲，令部下专射汉军战马，以此消耗对方。汉军将士顶盔掼甲，连马腹上都有皮甲，这导致骑兵机动力下降，追不上匈奴人。
霍去病再次分兵，自己留一千六百余骑，令校尉仆多、邢山、徐自为等，各率一千骑，四出游猎，若匈奴人躲避，则掳其牛羊，以战养战，等待公孙敖的兵力和物资增援。
几日之后，酋涂王发现己方不落下风，他还请同在呼蚕水上的单桓王一道出兵。方圆百里形成了新的局势，霍去病率千余人守住中军大帐，几里内酋涂、单桓两部约六千骑则围之数重，汉军距离最近的援军，也有数十里之遥。
霍去病要干什么呢？他要以自己为诱饵，把匈奴主力吸引过来。
汉军所占土山外围，匈奴骑兵排列成阵，东一队，西一队，不计其数。随着号角声响，匈奴人高举狼牙棒，向小山上不断冲击。
双方杀声震天，防御的一方抵敌不住，逐渐向山上退去。沙尘中山上杀出一队人马，为首的将军白袍银铠紫金盔，盔顶三根鹤羽，大呼陷阵，帮助己方夺回阵地。
不远处酋涂王目不转睛盯着战场，身旁一个小王疑惑道：“这真的是霍去病吗？”
酋涂王心情不错，脸现不屑之色道：“他这一身白袍银铠紫金盔，都是汉人皇帝所赐，要是穿在别人身上，两人都是死罪。即使霍去病真的偷梁换柱，我们灭了这支孤军，也没什么坏处。”
霍去病退回山上，下马吐出一口血水，是皋兰山之战的旧伤发作。鹰击司马赵破奴吓得脸色发白，骇然道：“将军，点狼烟吧！”
霍去病凝望山下的战局，低沉了嗓子道：“时候未到。”
此刻数十里外，一股狼烟冲天而起！原来酋涂王做过功课，汉军在灭遫濮部时，赵破奴亲手点燃狼烟，霍去病才挥兵追击。酋涂王猜汉军以狼烟示警，便派骑哨到几十里外，点燃狼烟，把霍去病可能的援军引走。
匈奴人齐声欢呼，四下里都大叫起来：“活捉霍去病，活捉霍去病！”数千战马践沙扬尘，土山四周涌起一团团黄雾，匈奴骑兵争先恐后向土山涌来。
又打了吃一顿羊肉的功夫，霍去病站在土山高处，凛然不动，十余名亲兵举起铁盾，在他四周挡去射来的箭矢。
霍去病一个眼神，赵破奴会意，立即吹响早就准备好的牛角号。两三百名汉军忽然拉动地上的绳索，土山四周的匈奴立即人仰马翻，惨叫连连。原来汉军把戈、戟、钺、钩等兵器的杆子取掉，绑在长绳上，埋在沙草下面。一根长绳上绑着数个兵器，一百根长绳，两到三人拉动一根。兵器从地下冒出，马腿首当其冲，人马倒在地上，又被利刃无差别攻击，惨不忍睹。
匈奴人熟悉这座山，汉军不可能隐藏军马，却没想到霍去病把兵器藏在沙草之下，待匈奴人靠近才发难。这一轮战斗，喝一壶羊奶的功夫，匈奴损失三百多人，战马损失五百多匹，比此前所有的损失还大。匈奴气为之夺，败退下山，攻势顿缓。
此时百里范围内，数处都出现了狼烟，此乃酋涂王的疑兵之计。总体战况对匈奴有利，若酋涂王就此撤兵，以后还怎么服众。
天色渐黑，匈奴人害怕汉军还有什么陷阱暗器，便停止攻山。
汉军摸黑从战场抓了五个受伤的匈奴人回来，带到霍去病面前。霍去病拔出宝剑，递到一名俘虏手里，说道：“我是骠骑将军霍去病，这是大汉天子所赐宝剑，你拿去给酋涂王，告诉他只要撤兵，我们就不再攻击他的领地，还把整个弱水都让给他，到时候酋涂部的实力绝不亚于浑邪部。”
两名俘虏，一个背着霍去病的宝剑，另一个在身后随行，熟练地摸下山，往浑邪王的大帐投去。
酋涂王把玩着霍去病的宝剑，赏给两个俘虏一大块羊肉，忽然铁青着脸问道：“你们下山，可有汉军跟踪？”
两人一边嚼肉，一边回答：“我们走二十步就回头望，一路从山上下来，绝无跟踪者能瞒过我的双眼。”
霍去病确实没有派人从山上开始跟踪，而是早在山下埋伏了骑哨。汉军骑哨本就是匈奴人，脱了战甲，混在战场边缘，远远看着两个匈奴俘虏进入了一座大帐。
图-嘉峪关
土山上，剩下的三名俘虏，遭到一顿毒打之后，各自指出酋涂王营帐所在，与两名俘虏所去的地方基本重合。
霍去病亲率数百骑兵，趁着夜色，人衔枚，马裹蹄，悄然来到酋涂王大帐前数十步，对方守军才喝止，汉军却忽然发动雷霆一击。
酋涂王步步算计，却小黠大痴，最后还是被汉军用刀剑顶着脖子，下令麾下不得轻举妄动。
酋涂王派了一个儿子，前往单桓王营帐，告诉单桓王，霍去病突围被生擒，请单桓王赴宴，商议下一步的行动。酋涂部与单桓部同在呼蚕水上，平日经常为争夺牧场产生摩擦，互相提防。
单桓王是花霾脖子，见酋涂王子报喜却毫无喜色，立刻看出有诈，但仍装作大喜过望，送走酋涂王子。
单桓王立刻派人上山，试探攻击，结果山上空无汉军。单桓王亲自跑到山顶查看，只见酋涂部营地生起篝火，飘来阵阵羊肉香味，单桓王只凭火光和气味，就猜出至少杀了三十头羊，这是要给全部骑兵加餐啊。
单桓王这才率一千骑去赴宴，不过从进入酋涂部营帐范围后，便逐渐减少身边骑兵，到酋涂王大帐前，还有一百多亲兵。
此时伏兵四出，酋涂王宁可把草原牧场留给汉军，也不愿留给单桓王这个老对手，于是汉军再生擒单桓王，单桓部的军队四散而走。
这场局部战争，汉军损失六百余人，匈奴损失九百余人，汉军掳获酋涂王和单桓王，两部共两千五百人投降。霍去病只剩千人，俘虏却有两千五百，气氛依旧紧张。
过了两日，六千汉骑陆续赶回，他们杀了一千余匈奴，但没遇到什么重要人物。还好霍去病夜袭敌营，否则结果难料。
又过了几日，东边高不识也率部归来，生擒呼于耆王，斩首一千多。不过去时两千骑，回来只有一千四百多骑，且人人负伤，可见战况之惨烈。
从西套平原出发至今已两个多月，霍去病军人困马乏，兵器耗尽，再无法承受大战，由于等不到公孙敖的援军，霍去病只好沿弱水撤兵，再次从居延泽向东穿越沙漠回到西套平原。
第二次河西之战，汉军损失一千五百余人，掳获稽且王、酋涂王、单桓王，斩首三万零二百人，掳获二千五百余人。战后冠军侯霍去病益封5400户，总食邑10100户。
鹰击司马赵破奴在河西两战中，杀遫濮王，掳获稽且王，封从骠候，食邑1500户。赵破奴懂匈奴语，从小生活在匈奴，但他自称是九原郡汉人，自小被匈奴掳走。为了证明自己是汉人，更名赵破奴。
校尉高不识（匈奴人）掳获呼于耆王，封宜冠侯，食邑1100户。
校尉仆多（匈奴人）因军功封煇渠候，食邑不详。
