韓王信改封到太原郡後，與北方的匈奴勢力相接觸。這時匈奴在冒頓單于的領導下，勢力強盛，他見韓王信兵屯馬邑，就率軍將他圍困起來。韓王信難於抵抗，一方面派人向劉邦求援，另一方面又幾次派人向匈奴求和。
劉邦接到韓王信的求援信，看到他沒有堅決抗敵的決心，怕他向匈奴求和，就一方面組織援兵，一方面寫信給韓王信說：“作為一個將領，有必死之意，就難以勇敢對敵；無必勝之心，又難以專心領兵對敵。匈奴進攻馬邑。你的力量足以堅守，等待援軍的到來。你處在前線要地，現在形勢雖然很危急，但如果你能堅守馬邑，盡到自己的職責，援軍隨後就到，你不要害怕。”
韓王信看了劉邦的信，知道劉邦對自己不滿，又怕向匈奴求和的事被劉邦發覺，因而就以馬邑投降了匈奴，與匈奴聯兵進攻太原。劉邦聽到韓王信投降匈奴的訊息後，就決定親自率軍去擊韓王信與匈奴的聯軍。兩軍在銅鞮相遇，劉邦殺韓王信大將王喜。韓王信敗走匈奴，與其將曼丘臣和王黃等人，立趙王的後裔趙利為趙王，繼續反對劉邦。
匈奴冒頓單于派左右賢王率領騎兵一萬多人，與王黃等人的軍隊合軍屯駐廣武。劉邦進軍至晉陽，匈奴軍進擊失敗，劉邦追至離石，匈奴軍又戰敗，退至樓煩，劉邦的軍隊繼續追擊。這時適逢天寒地凍，士兵不適應這種氣候，很多人被凍傷。
匈奴軍並沒有把主力投入戰場，他們的節節敗退，是一種誘敵深入之計。劉邦對匈奴的實力估計不足，他幾次打敗匈奴軍後，就產生了輕敵的思想。這時他坐鎮晉陽，聽說匈奴的冒頓單于在代谷，派人去偵察。冒頓單子故意將精兵藏起來，劉邦的偵察兵見到的都是老弱殘兵，回來向劉邦報告後，劉邦決定率軍進駐平城，淮備消滅冒頓單于的主力軍。
在平城東七里的地方，有一個高百餘尺，方十餘里的土山，叫白登，劉邦選定這個地方為大軍駐屯之地。這時劉邦率領著三十二萬軍隊，但大多為步兵，當劉邦屯駐白登的時候，還有大量的步兵未到達，正在行軍的途中。
冒頓單于引誘劉邦到了平城後，趁其大軍尚未到達之機，突然以三十萬精銳騎兵，將劉邦圍困在白登。白登只是一個土丘，既無水源，又無險可守，劉邦被圍困在白登七天七夜，既無水喝，又無吃的東西，眼看就要被匈奴的軍隊攻破，變成匈奴的俘虜。
匈奴圍困白登的騎兵，分成四個縱隊。西方以白馬為一個縱隊，東方是灰馬的縱隊，北方是黑馬的縱隊，而南方都是赤馬縱隊。劉邦隨後趕到的步兵，雖然人數不少，但都被匈奴的騎兵所隔離，無法救援在白登被圍困的劉邦。劉邦已進入絕境。
劉邦正在苦無出路的時候，陳平想出了一個妙計。他聽說冒頓單于的妻子閼氏，好爭風吃醋，就找畫工畫了一群美女像，帶著它去偷偷拜見閼氏。陳平讓她看了美女像後，對她說，漢朝有很多這樣的美女，現在劉邦被困，已派人回去迎娶，準備進獻給單子，單于必定會很喜愛，那樣閼氏就會失寵。不如趁美女還沒有接來時，放劉邦突圍，那就不會發生這樣的事了。
閼氏聽了，怕劉邦獻的美女奪寵，就勸冒頓說：“我們佔了漢朝的地方，也不適合長期居住，何必因為爭奪領土，而傷了雙方的和氣，還是讓劉邦突圍出去為好。”冒頓本來和王黃、趙利商量好，準時在平城合兵，過了七天他們的兵還未到。冒頓懷疑他們與劉邦有勾結，到時他們與劉邦外圍的軍隊聯合，把自己再包圍起來也不利，就聽了閼氏的勸告，網開一角，讓劉邦突圍。
這時正趕上大霧，劉邦令將士都滿引弓弩，箭頭向外，偷偷從被圍之一角突出，進入平城，與外圍的軍隊相會合。這時從長安趕來的援軍也到了，匈奴軍開始撤走，劉邦才得以平安返回長安。
劉邦在進軍平城的時候，派往匈奴的偵探和使者十數批，都說匈奴可擊，唯獨劉敬回來說：“兩國對壘的時候，都要在對方派來的使者面前顯示其所長。但是我在那裡，見到的都是老弱病殘，這顯然是故意佈置，迷惑我方，而把精兵埋伏起來，準備突擊。匈奴已有準備，不宜輕易進擊。”
劉敬談自己的意見時，劉邦的三十餘萬大軍已從句注山出發，劉邦已下定決心擊敗匈奴，所以聽不進：劉敬的不同意見。劉邦罵劉敬說：“你不過是一個齊國的戍卒，因為向我建議把都城從洛陽遷到長安，才封你為郎中，你怎麼敢胡言亂語來阻止我進攻匈奴。”就把劉敬抓起來送到廣武，準備進擊匈奴勝利回來後加以處置。
劉邦從白登突圍出來後，到了廣武，釋放了劉敬後說：“我沒有聽你的意見，所以被困白登七日。我已經殺了那些偵察匈奴軍情不實的人。”於是封劉敬為關內侯。
劉邦這次遠征韓王信，因為對方得到匈奴的支援，不僅沒有取得勝利，還幾乎當了俘虜。韓王信和其部將王黃、趙利等人，在匈奴的支援下，仍經常率兵侵擾漢朝的邊境城市，並支援劉邦的反對者，所以劉邦深以為患。
公元前196年，韓王信與匈奴的聯軍又進到參合，劉邦派柴武率軍反擊。在未接戰前，柴武為了爭取韓王信，就給他寫了一封信。信中說：“劉邦很寬厚，過去在與項羽爭天下時，諸侯雖有叛亡，只要改正了，回到他這裡來，仍然會恢復原來的封號，並不殺害。這一點，你是很瞭解的。你是因為被匈奴打敗才不得已而投歸匈奴的，並沒有大的罪過，請你趕快悔過自省吧！”
韓王信很瞭解劉邦反覆無常的性格，知道再投歸劉邦，劉邦絕不會輕易饒過他，所以他很客氣地給柴武回了一封信，回絕了要他改過投降的勸告。他在回信中說：“劉邦把我從一個不為人知的普通將領提拔起來，封我為王，我很感謝。但是我在滎陽保衛戰中，沒有戰死，而被項羽所俘，這是我第一件對不起劉邦的事；匈奴進攻馬邑，我不能堅守，以城投降，這是我第二件對不起劉邦的事；現在我成了劉邦的敵人，率軍與你決勝敗，這是我第三件對不起劉邦的事。我有這三件對不起劉邦的罪過，而請求劉邦原諒我，這不是自己找死嗎，我逃亡到山谷中，求得匈奴的支援，正是因為思念故鄉，非要打回老家去不可。”
雙方已無妥協的餘地，柴武就指揮軍隊強攻參合，韓王信抵擋不住，參合被攻破，柴武殺韓王信，勝利而歸。
韓王信的勢力在劉邦分封的幾個異姓諸侯王中，是比較小的一個。但他的封地在邊疆要塞，接近匈奴的勢力，很容易得到匈奴的支援來反對劉邦，而當時的匈奴在冒頓單于的領導下， 正圖向外擴充套件，所以很容易與韓王信結合起來，成為反對劉邦的一支力量。
劉邦還沒有與匈奴的勢力接觸過，對匈奴的力量沒有足夠的認識和估計，輕易就率大軍挺進，結果被匈奴大軍包圍，如果不是陳平的奇計，幾乎被匈奴所俘。
韓王信的力量，如果得不到匈奴的全力支援，本來比較容易平息。後來柴武的參合之戰，比較容易地擊敗並殺死了韓王信，就說明了這一點。但韓王信的叛亂，引來了匈奴這一支強大的力量，這卻是劉邦所預料不到的。所以劉邦從平城返回長安後，對如何解決匈奴問題，就成為他日夜思慮的中心。
當時匈奴有騎兵三十二萬，漢朝主要是步兵，顯然在軍事上不是匈奴的對手，劉邦在白登之圍中已經吃過此虧。怎麼辦呢？劉敬去過匈奴，在白登之戰前，又向劉邦提出過正確的意見，劉邦自然要問他了。劉敬認為：“天下初定，將土都不願再打仗，不宜用武力解決。”可是不用武力，又有什麼辦法呢？劉敬提出，把劉邦的長女嫁給冒頓單于為妻，再厚送嫁禮，雙方結為親戚，時相往來，就可以消除威脅，彼此長期友好下去。劉邦同意了這個辦法，但呂后自己只有此一女兒，不願遠遭到匈奴，堅決反對。最後只得從家人的女兒中，選了一個冒充是劉邦的長女，嫁給了冒頓單于。這是漢朝與匈奴和親的開始。
韓王信並無多大的實力，但由於他的力量處在漢朝與匈奴這兩個敵對政權的中間，他希望依賴匈奴的力量來反對劉邦，所以他的叛亂就具有新的意義。匈奴當時的力量正在發展和上升的時期，冒頓單于也想一試漢朝的力量，苦於沒有機會。韓王信的投降匈奴，正好給他提供了一個與漢朝較量的良機，所以他抓住這個機會，在白登之戰中顯示了自己的實力。
當時匈奴並不想與漢朝大規模交戰，所以在白登向劉邦顯示了自己的實力後，就又主動網開一面，讓劉邦突圍，雙方沒有進行大規模的戰鬥，就結束了這次對峙。這樣結束這次戰爭，對匈奴來說不會有什麼影響，但對劉邦卻是一場深刻的教訓。
從平息韓王信的叛亂中，使劉邦認識到了匈奴力量的存在和強大，它的意義遠比平息了韓王信的叛亂有更重要的價值。它對後來整個漢朝政治和經濟的發展，都產生了不可估量的影響。
