漢文帝十四年(公元前166年)，匈奴大舉入侵邊境地區，李廣帶著大家閨秀子弟抗擊匈奴。由於擅長用箭，他殺死並俘虜了許多敵人，並被提升為醫生和騎士，以守衛皇帝。很多次，他跟著鄧文迪去射殺野生動物。文帝曾感嘆:“可惜兒子不及時！妳兒子要是當了高皇帝，怎麽會滿腳？”(《史記·李列傳》)
韓晶即位後，李廣成為隴西校尉，不久他被提升為騎兵指揮官。七國集團與發生叛亂時，太尉李跟隨太尉周亞夫在與起義軍作戰。他立下了汗馬功勞，在昌邑城下因為奪下叛軍旗幟而揚名立萬。雖然立功，但李廣接受了王曦梁私下授予他的將軍印，回到朝鮮後，他沒有被養大。
平定列王之亂後，李廣被任命為上谷太守，匈奴與以色列交戰。古典國公孫昆寫了壹封惡信:“李廣高明，大話西遊自負，畏死與敵鬥。”(《史記·李列傳》)於是他被任命為縣令。後來，李廣在隴西、北地、雁門、戴軍和雲韻當過太守，以能打硬仗而聞名。
匈奴入侵尚軍(今陜西榆林東南雨荷堡)，景帝派了壹個寵信的宦官，與李廣壹起帶兵訓練抗擊匈奴。有壹次太監帶著幾十個騎兵出去打獵，魯豫有三個匈奴騎士跟他們打起來了。結果匈奴開槍打死了所有侍衛，打傷了太監，太監慌忙逃回去向李廣報告。李廣認定這三人是匈奴弓箭手，於是率領數百騎兵追擊這三名匈奴弓箭手。
匈奴弓箭手走無馬，數十裏後被追上。李廣命令騎兵展開左右兩翼，自己射殺了兩名匈奴弓箭手，但有壹名被活捉。俘虜剛被綁在馬上往回走，數千匈奴騎兵就到了。他們看到李廣的軍隊，以為是漢軍疑兵誘敵。他們都很驚訝，立即上山各就各位。李廣的壹百騎兵，也很害怕，都想掉轉馬頭往回跑。李廣曰:“我去軍中數十裏，今騎百余馬而走，匈奴追我到底。我今日若留，匈奴必以我為其大軍之誘，不敢來攻我。”(《史記·李將軍列傳》)李廣命令所有騎兵前進，只有在離匈奴陣地不到兩裏的時候才停下來。李廣又下令:“大家下馬解鞍！”(《史記·李將軍列傳》)他的騎兵說:“離敵近則急。妳能怎麽辦？”(《史記·李將軍列傳》)李廣曰:“彼得魯以我為道，今解其鞍，以示不去，而執其意。”(《史記·李將軍列傳》)塔爾坎實在不敢進攻。這時壹個騎著白馬的匈奴將軍出來保護他的士兵。李廣騎上馬，帶了十幾個騎兵，射死了白馬將軍，然後回到自己的隊伍，卸下馬鞍。他告訴士兵們放開他們的馬，睡在地上。此時天色已晚，匈奴兵總以為可疑，不敢進攻。半夜匈奴以為漢軍在附近有埋伏，想趁夜偷襲，就領兵走了。第二天壹早，李廣回到了部隊。
公元前140年，漢武帝即位，群臣都認為李廣是壹位驍勇的將軍，於是漢武帝調李為未央宮的衛。此時，程武也被任命為長樂宮的護衛。他們曾以邊郡太守的身份指揮軍隊，但他們的帶兵方法完全不同。李廣治軍樸素，行軍沒有嚴格的編制、隊列、儀容。經常在水源附近找草紮營。士兵自助，夜間巡邏自衛不打。軍方的書和文件都很簡單，但也遠離偵察人員，所以從來沒有遇到過危險。程以治軍嚴格著稱。他註重部隊的編制、隊列、隊形。晚上在刁鬥巡邏，軍官們處理軍事文件直到黎明，軍隊沒有休息，從來沒有遇到危險。但將士們苦於程的無知，都喜歡和李廣打仗。成在不認識景帝的時候，幾次被任命為太中大夫。他幹凈、誠實，而且他願意學習語法。
漢武帝第三年(公元前133年)，漢朝用馬邑城(今山西朔縣)引誘匈奴單於入塞。可令壹軍埋伏於附近山谷，令李廣為將軍，護兵將軍統領。可汗發現這壹情況，率兵而去。
四年後，李廣率軍出雁門關，被倍增的匈奴軍隊包圍，李廣因寡不敵眾受傷被俘。匈奴單於對李廣的名聲仰慕已久，命令部下:“得李廣者得之”(《史記·李將軍列傳》)。塔爾坎把當時又傷又病的李廣放在兩匹馬之間，讓他躺在用繩子做成的網兜裏。走了十多裏路，李廣裝死。他瞇起眼睛，看見旁邊有壹個騎著好馬的匈奴兵。李廣突然跳上匈奴少年的馬，把少年推下馬來，摘下弓箭，拿著鞭子騎馬南下。塔爾坎數百人緊追不舍。李廣邊跑邊射追兵，最後逃了出來，收了剩下的，回了京城。李廣被漢法庭移交給法官，法官判李廣部隊死傷慘重。被匈奴活捉，要斬首，然後用錢贖罪，成為平民。
在家期間，李廣經常和關穎的孫子去藍田南山打獵。有壹次晚上和壹個隨從騎馬出去，在鄉下和別人喝酒。回來的路上路過巴陵亭，巴陵亭司令喝醉了，上前訓斥李光不讓他過去。李光的夥伴說:“這是前將軍李。”廷尉道:“連現任將軍都不能夜過，何況前將軍！”於是扣留李廣等人，留在巴陵亭下。不久，匈奴進攻遼西，打敗了韓安國的軍隊。於是皇帝召李廣為右北平太守。李廣立即請求武帝派巴陵亭尉和他壹起去。到了軍中，李廣殺了廷尉，然後上書皇帝道歉。皇帝報告說:“將軍，他是國家的爪牙。”司馬法》說:上車時，不要碰車前的橫桿，以禮待人。遇到喪事，不按親友關系穿規定的喪服。出門打仗，壹定要指揮好三軍之心，配合好士兵。只有這樣，妳才能不被憤怒嚇倒，壹切都會順從。那是因為妳的名聲暴露在外國人面前，妳的強大讓妳的鄰居害怕。復仇是我對將軍的期望。如果妳磕頭認罪，那是我所期望的嗎！”皇帝似乎並沒有因此責怪李廣，而是贊賞他的做法。這件事從壹個側面反映了李光心胸的狹隘。
李廣被任命為右北平知府後，匈奴人很害怕，稱李廣為“漢朝飛將軍”。他們避而遠之，幾年不敢進犯右北平。
李廣去打獵，看見草叢裏有壹塊石頭，以為是老虎，就用弓射了它。他把整支箭射進了石頭。仔細看，原來是壹塊石頭。再拍就再也進不去了。李廣壹聽說有老虎，就經常自己去打死它。他在右北平時，打了壹只老虎，惡虎撲向李光，李光打虎帶傷。
為了清廉，李廣經常把自己的賞賜給下屬，和戰士們壹起吃喝。他做了40多年的官，工資2000石，家裏沒有太多多余的財產。他從來不談買家產，深受官兵喜愛。李廣身材高大，手臂如猿，有射擊天賦。他的後人和其他人李廣學射箭，但都不如李廣。李廣不善言辭。與人隱居時，他以射箭為樂，以賭酒為樂。他壹生以射箭為消遣。李廣愛兵如子，凡事都能沖鋒陷陣。行軍缺水缺糧的時候，戰士不把水都喝完，他也不去靠近水。士兵沒有把它們都吃掉。他不吃東西。對士兵網開壹面不難，讓士兵願意為他鞠躬盡瘁。李廣射敵時，要求自己射箭不準失誤，所以幾十步之內都沒射中。往往箭壹離弦，敵人就死了。結果他被敵人追了很多次，在拍攝野生動物的時候也因為距離太近受了幾次傷，但是李廣從來沒有害怕過。
不久，石堅死了，李廣被任命為大夫。元朔六年(公元前123年)，李廣再次成為後將軍，從魏清軍出定襄討伐匈奴。大部分將領都是因為有功而被封侯，李廣軍卻無功而返。
公元前121年，李廣作為大夫，率領4000騎兵從北平(右)，隨張騫的部隊出征匈奴。李廣的部隊前進數百裏，突然被匈奴左率領的四萬騎兵包圍。李廣的士兵非常害怕，所以李廣派他的兒子李贛先去探查敵情。李贛率領數十名騎兵，沖入敵陣，突入匈奴包圍圈，抄出敵軍兩翼，返回。回去後向李廣報告:“匈奴兵好對付。”李光的軍士聽了才安下心來。李廣排成壹圈，面對四周的敵人。匈奴猛攻漢軍，箭如雨下。漢兵死傷過半，箭也差不多射出去了。李廣命令士兵拉滿弓，不要開火。他用強弩“大黃”射死多名匈奴將領，匈奴將士大為驚恐，漸漸散去。這時天色已晚，漢朝官兵都嚇得面無人色，李廣卻興高采烈，對整頓軍隊更是熱情高漲。從此，軍中所有官兵都佩服李光的勇氣。第二天，他又和敵兵打了起來。這時，張騫的援軍到達博望侯，解決了匈奴的圍攻。李廣的軍隊幾乎全軍覆沒，李廣的功過相抵，沒有得到獎勵。王博張厚錢被斬首，然後他用錢贖罪，成為壹個平民。
李廣前後抗擊匈奴四十余年，卻始終沒有得到侯的稱號。那些年，與他同為郎中的堂弟蔡麗，人品和名聲都不如他，但他卻壹次又壹次地被授予了這個稱號。元朔五年，為大將軍，不輕車簡從，後封為後樂安。元壽二年，代公孫弘為丞相。李廣手下的很多人也都被封為侯，但是李廣並沒有得到爵位，官職也沒有超過九重。李廣有壹次和算命的王朔談話，說:“如果妳進攻匈奴，妳就不是他們中的壹員。但是，如果妳在壹個船長以下，妳就不如中間商了。但是，如果妳攻打胡軍，妳會得到幾十個人，但妳不會是後人。但無大小，則不可奪城。”我認為邪惡是錯的嗎？改變妳的生活嗎？”(《史記·李將軍列傳》)王朔說:“將軍有沒有想過自己做過什麽後悔的事？李廣想了想說:“我當隴西太守的時候，羌人造反了。我引誘他們並殺了他們。到目前為止最大的遺憾只有這個。王朔說:“沒有比殺死墮落的人更大的罪了。所以不能封。”
元壽四年(前119)，衛青將軍和霍去病將軍深入漠北抗擊匈奴。李廣多次要求隨軍出征，但武帝認為他年紀大了，用不上了。直到元壽六年，才被任命為前將軍，與衛青交戰。當衛青發現可汗駐紮的地方時，衛青決定用自己的精銳部隊攻打可汗。又令李廣、右將軍趙從東路攻之。東路路途遙遠，水草稀少，不利於行軍。李廣親自請求當先鋒，說:“我臣是前將軍，現在將軍要把我臣移出東道主，我臣正在討伐匈奴。現在是妥妥的可汗，臣願沖鋒陷陣，我就先死可汗。”(《史記·李將軍列傳》)但是，衛青得到武帝的秘密指示，李廣年事已高，運氣不佳，不宜與單於對抗。當時衛青的好朋友公孫敖心失去了侯爵，擔任中將軍隨將軍出征。衛青想給他壹個建功立業的機會，就把李廣趕走了，讓公孫敖心和自己壹起打單於。
李廣當時知道了這個故事，仍然堅決拒絕轉讓。衛青不接受他的要求，命令常石寫下壹份文件，告訴李廣趕緊到他的單位，按文件上說的做。李廣不辭而別，大怒回營。他帶領部隊與右將軍會合，從東路出發。沒有向導，部隊迷了路，落在了將軍的後面，耽誤了約定的軍事期限。衛青的部隊因為單於的逃跑壹無所獲，於是在回軍途中加入了右翼部隊。
李後，衛青派長史帶著幹糧和酒去見李廣，詢問李廣失守的情況。李廣不答，衛青派長史催促李廣幕府幕僚等候審問。李光說:“軍長是無辜的，我卻迷失了方向。我現在在書上。”(《史記·李列傳》)
李廣回到軍部，對部下說:“光傑跟匈奴大大小小打了七十多仗。還好他接了將軍的班，將軍轉戰廣布，回到了遠邊，卻迷了路。不就是壹天嘛！而且他六十多歲了，拿不回劍和筆。”(《史記·李將軍列傳》)說完就拔劍自殺了。李廣的士大夫大軍哭了。當人們聽說這件事時，不管是認識他的還是不認識他的，不管是老人還是年輕人，他們都流下了眼淚。壹代名將，就這樣隕落了。
李廣有三個兒子，長子李當虎早逝，謚號李陵。戴軍太守的次子李嬌也先於李廣而死。最小的兒子李贛經常隨軍隊去打仗。李廣死時，李贛正在追隨霍去病將軍。李廣死後的第二年，蔡麗自殺了。作為隊長，李贛跟隨霍去病攻打左，力戰，抓獲左，斬了許多人。賜官內侯，美食城二百戶，取代李廣為大夫。不久，衛青不顧父親李廣誌的死訊負傷，但衛青壹直保持沈默。後來，李贛去甘泉宮打獵，被古代的將軍霍去病射中。當時霍去病正受到武帝的寵愛，他主張“鹿觸之而死”(《韓曙李廣蘇簡傳》)