这种结果，令汉武帝刘彻非常震怒。前几年的马邑之围徒劳无功，而此次出击居然大败而归。李广、公孙敖被逮捕，交由军法审判，两人均因对失败负有责任，而被判处斩刑。不过根据汉代的律法，两人缴纳一笔的赎金，就可以免死了。汉武帝在军事将领处置上极其苛刻，这在日后产生重大的流弊，并成为武帝后期军事人才凋零的原因之一。

李广与公孙敖交了一笔赎金，免于死刑，但被贬为平民。

卫青则被擢升为关内侯。

此役卫青牛刀小试，脱颖而出。虽然从击斩匈奴人数上说，只有七百人，充其量只是个小胜战。但是卫青以孤军纵横匈奴数千里，这不是光有勇气的人可以做到的，而必定是有大气魄的人。卫青从第一战始，便将军事天才的一面展示出来，他的睿智、冷静、坚毅、对战机敏锐的判断、决心等等，都说明了这点。

有人说卫青此役胜出，更多是运气。（王立群持此说，卫青没有遇到匈奴大部队，运气使然。）