到景帝即位后，李广任陇西都尉，又改任骑郎将。吴、楚七国叛乱的时候，李广任晓骑都尉，随从太尉周亚夫反击吴、楚叛军，在昌邑城下夺取了敌人的军旗，立功扬名。可是由于梁孝王私自把将军印授予李广，回朝后朝廷没有对他封赏。调他任上谷太守，匈奴每天都来交战。典属国公孙昆邪对皇上哭着说：“李广的才气，天下无双，他倚仗自己的才能，屡次和敌人正面作战，恐怕会失去这员良将。”于是又调他任上郡太守。以后李广转任边境各郡太守，又调任上郡太守。他曾任陇西、北地、雁门、代郡、云中等太守，都以奋力作战而出名。
匈奴大举入侵上郡，天子派来一名宦官跟随李广学习军事，抗击匈奴。这位宦官带领几十名骑兵纵马驰骋，遇到三个匈奴人，就和他们交战，三个匈奴人回身放箭，射伤了宦官，几乎杀光了他的骑兵。宦官逃回到李广那里，李广说：“这一定是匈奴的射雕能手。”李广于是就带上一百名骑兵前去追赶那三个匈奴人。那三个人没有马，就徒步前行。走了几十里，李广命令他的骑兵左右散开，两路包抄，他亲自去射杀那三个人，射死了两个，活捉了一个，果然是匈奴的射雕手。把他捆绑上马之后，远远望见几千名匈奴骑兵。他们看到李广，以为是诱敌之骑兵，都很吃惊，跑上山去摆好了阵势。李广的百名骑兵也都大为惊恐，想纵马往回跑。李广说：“我们离开大军几十里，照现在这样的情况，我们这一百名骑兵只要一跑，匈奴就要来追击射杀我们，会立刻被杀光的。如果我们停留不走，匈奴一定以为我们是大军来诱敌的，必定不敢攻打我们。”李广向骑兵下令：“前进！”骑兵向前进发，到了离奴阵地还有大约二里的地方，停下来，下令说：“全体下马解下马鞍！”骑兵们说：“敌人那么多，并且又离得近，如果有了紧急情况，怎么办？”李广说：“那些敌人原以为我们会逃跑，现在我们都解下马鞍表示不逃，这样就能使他们更坚定地相信我们是诱敌之兵。”于是匈奴骑兵终于不敢来攻击。有一名骑白马的匈奴将领出阵来监护他的士兵，李广立即上马和十几名骑兵一起奔驰，射死了那骑白马的匈奴将领，之后又回到自己的骑兵队里，解下马鞍，让士兵们都放开马，随便躺卧。这时正值日暮黄昏，匈奴军队始终觉得奇怪，不敢进攻。到了半夜，匈奴兵又以为汉朝有伏兵在附近，想趁夜偷袭他们，因而匈奴就领兵撤离了。第二天早晨，李广才回到他的大军营中，大军不知道李广的去向，所以无法随后接应。
过了好几年，景帝去世，武帝即位。左右近臣都认为李广是名将，于是李广由上郡太守调任未央宫的禁卫军长官，程不识也来任长乐宫的禁卫军长官。程不识和李广从前都任边郡太守并兼管军队驻防。到出攻打匈奴的时候，李广行军没有严格的队列和阵势，靠近水丰草茂的地方驻扎军队，筑营停宿，人人都感到便利，晚上也不打更自卫，幕府简化各种文书簿册，但他远远地布置了哨兵，所以没有遭遇过危险。程不识对队伍的编制、行军队列、驻营阵势等要求很严格，夜里打更，文书军吏处理考绩等公文簿册要到天明，军队得不到休息，但也从来没有遭遇过危险。程不识说：“李广治兵简便易行，然而敌人如果突然进犯他，他就无法阻挡了；而他的士卒倒也安逸快乐，都甘心为他拼死。我的军队虽然军务纷繁忙乱，但是敌人也不敢侵犯我。”那时汉朝边那的李广、程不识都是名将，但是匈奴人害怕李广的谋略，士兵也大多愿意跟随李广而以跟随程不识为苦。程不识在景帝时由于屡次直言进谏被封为太中大夫，为人清廉，谨守朝廷文书法令
后来，汉朝用马邑城引诱单于，派大军在马邑附近的山谷埋伏，李广任骁骑将军，受护军将军韩安国统领节制。当时单于发觉了汉军的计谋，就逃跑了。汉军都没有战功。四年以后，李广由卫尉被任为将军，出雁门关进攻匈奴。匈奴兵多，打败了李广的军队，并生擒李广。单于平时就听说李广很有才能，下令说：“俘获李广一定要活着送来。”匈奴骑兵捉到了李广，当时李广有伤病，就把李广放在两匹马中间，装在绳编的网兜里躺着。走了十多里，李广假装死去，斜眼看到他旁边的一个匈奴少年骑着一匹好马，李广突然一纵身跳上何奴少年的马，趁势把少年推下去，夺了他的弓，打马向南飞驰数十里，又重新遇到了他的剩余部队，于是带领他们进入关塞。匈奴出动几百名骑兵来追赶他，李广一边逃一边拿起匈奴少年的弓射杀追来的骑兵，因此才能逃脱。于是回到汉朝京城，朝廷把李广交给执法官更。执法官判决李广损失伤亡太多，他自己又被敌人活捉，应该斩首，李广用钱物赎了死罪，削职为民。
转眼间，李广在家已闲居数年，李广家和已故颖阴侯灌婴的孙子灌强一起隐居在蓝田，常到南山中打猎。曾在一天夜里带着一名骑马的随从外出，和别人一起在田野间饮酒。回来时走到霸陵亭，霸陵尉喝醉了，大声喝斥，禁止李广通行。李广的随从说：“这是前任李将军。”亭尉说：“现任将军尚且不许通行，何况是前任呢！”便扣留了李广，让他停宿在霸陵亭下。没过多久，匈奴入侵杀死辽西太守，打败了韩将军（韩安国），韩将军迁调右北平。于是天子就召见李广，任他为右北平太守。李广随即请求派霸陵尉一起赴任，到了军中就把他杀了。
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