汉朝建立后，刘邦开始着手管理国家各类事务，发现了一件让他很头疼的事情。北方草原和荒漠中居住着大批少数民族，汉人称之为匈奴，秦始皇在一统江山后曾派大将军蒙恬和匈奴作战，收复了河套地区，在秦朝逐渐败落的时候，匈奴的头领头曼单于被自己的儿子冒顿单于杀死，冒顿继位后吞并了别的小政权部落，势力日益壮大，并趁楚汉之争的机会把河套地区重新夺了回去，还占领了朝那（今宁夏回族自治区固原市东南）、肤施（今陕西省榆林市南）几个地方，虎视眈眈地注视着中原大地。
汉朝建立后，韩王信因为战绩显著而被刘邦封王，赏赐颍川地区，都城定在阳翟。
公元前201年，刘邦担心韩王信所在的封国离北方游牧民族较近，日后会和匈奴勾结，便借口抵御匈奴入侵，要求韩王信从阳翟（今河南禹州）搬迁到晋阳（今山西太原），韩王信却请求刘邦把自己派到马邑（今山西朔州）去，刘邦答应了。不料韩王信迁去马邑不久，匈奴就开始攻打马邑，这一下，刘邦对韩王信的怀疑更加深了，他写了一封措辞严厉的书信，韩王信一看，知道刘邦对自己已经有了误会，干脆一不做二不休，真的和冒顿单于勾结起来共同攻打汉朝，并主动把马邑献给冒顿单于。接着韩王信带领匈奴部队闯破雁门关，一路南下攻占了太原郡。
公元前200年，汉高祖刘邦决定亲自出征平定匈奴、镇压韩王信。一开始汉军接连获胜，在铜鞮（今陕西沁县附近）交战时，韩王信的军队受到重创，一名将领被汉军杀死，韩王信连连溃逃，跑到匈奴的地方躲了起来，他的几名部下找到了战国时期赵国王室后裔赵利，立他为王，然后把韩王信的残余部队规整起来继续和汉军作战。
匈奴布置了一条很长的阵线，从广武（今山西代州阳明堡镇）到晋阳，以此来阻止汉军北上。汉军攻破了阵线，晋阳一战令韩王信和匈奴的部队又损失了很大一部分，后来汉军在离石（今山西吕梁离石区）第三次打败韩王信和匈奴的部队。匈奴重新调集人马部署在楼烦西北，又被刘邦的骑兵队打败。一连几次胜仗让刘邦沾沾自喜，不觉产生骄傲轻敌的思想。当时匈奴的军队退居在代谷（今山西繁峙和原平中间），刘邦的军队驻扎在晋阳，经过前几次激烈交战后，刘邦认为匈奴势力已经大减，打算一鼓作气把他们全部消灭。在发动进攻之前，他想知道匈奴的现状如何，于是派了好些人去前线打探消息，谁知被冒顿单于知道了，就把匈奴军队中的精锐士兵都藏在后方，尽安排些没有作战能力的士兵排在队伍的前面。前来打探消息的使者一看，乐得马上回去和刘邦汇报情况，每个人都赞成立即发动进攻，刘邦决定派刘敬去查探一下，看看情况是否属实。刘敬回来后和刘邦说：“匈奴军队看起来确实不胜作战，但冒顿单于肯定把精锐部队都藏了起来，故意迷惑我们，臣以为汉军不可轻举妄动。”刘邦一听就不乐意了，开口就责骂刘敬贪生怕死，灭自己威风助他人气焰，他下令把刘敬囚于广武城的监狱里，等到打败匈奴之后再来处置。
刘邦先带领骑兵队赶去平城（今山西陵川北）部署作战前的准备，等步兵队到达之后就可以开战。当骑兵队走到白登山的时候，埋伏在此的匈奴军队立刻现身，前堵后截，令汉军动弹不得，骑兵队只带了少量粮食，步兵队一时半会儿无法赶来支援，刘邦指挥了几次突袭，都没有冲出包围。冒顿单于把士兵分成四队，从四个方向围住汉军，轮流发动进攻。几次下来，两方军队重伤不断，谁也没有制服对方。北方的冬天特别冷，汉军士兵都是南方人，经受不住严寒，很多人身上都有了不同程度的冻伤，严重的被冻掉了手指头。匈奴军队虽然粮草充足，装备齐全，但汉军誓死抵抗，一点可乘之机也没有。
两军在白登山对峙七天，刘邦愁得向身边将领征求解围的办法，陈平告诉刘邦，冒顿单于特别宠爱阏氏，不妨派使臣带着金银珠宝去贿赂她，说不定能引得单于退兵。刘邦答应了，陈平和另一位将领带着珠宝首饰和一幅美人画卷偷偷潜入匈奴营中，找到了阏氏，把珠宝和美人图先给她，并承诺如果匈奴退兵，还会奉上更多的珠宝，并把画中的美人献给单于。阏氏欣喜地接过珠宝首饰，等看到美人图的时候，想到如果美人真的被献给单于，自己一定会失宠，于是她答应劝冒顿单于放过汉朝皇帝，请陈平把美人图收回去。晚上，阏氏对冒顿单于说：“两军交战始终没有分出胜负，双方都损失不少。即使单于得到了中原，我们也不可能习惯那里的生活环境和饮食，何必非要和汉朝争夺呢？况且汉朝皇帝被困许久，始终没有大碍，无疑有神明相助，单于还是放他们离开吧。”冒顿单于听了，似信似疑，第二天去观察汉军，始终不见慌乱的情况，就相信了阏氏的话，下令撤走一部分军队，让刘邦突出重围。刘邦率骑兵队匆忙从匈奴队伍的缺口中逃出去，回到都城后的第一件事就是把之前赞成攻打匈奴的人都杀了，然后把刘敬从监狱里放出来，封他为关内侯，赏赐了不少财产。
冒顿单于虽然放走了刘邦，却一直骚扰北方边界上的城镇，刘敬建议汉高祖把公主嫁给单于，以和亲的政策维持边界安稳。吕雉不肯让女儿去和亲，刘邦找了个女孩代替公主嫁给冒顿单于，带着大批金银布匹，由刘敬护送前往北方，同时还承诺每年送给匈奴一定量的粮食和生活用品。这一举措缓解了汉朝和匈奴的关系，让汉朝的百姓免去了战争之苦。