衍山举行了祭地禅礼，这便是历史上著名的“封狼居胥”。此后，霍去病继续率军追击匈奴，直至瀚海（今贝加尔湖）才返回。

漠北之战是汉朝与匈奴之间规模最大、最具决定性的一次战役。经此一战，匈奴主力遭到重创，元气大伤，再也无力大规模南下侵扰汉朝边境，从此“幕南无王庭”，匈奴远遁漠北。汉朝则彻底解除了匈奴对北方边境的威胁，实现了“灭胡”的战略目标。

漠北之战的胜利，使汉朝的疆域得到了极大的拓展，声望也达到了顶峰。但这场胜利也让汉朝付出了沉重的代价。据《史记·卫将军骠骑列传》记载，漠北之战中，汉朝损失了大量的士兵和马匹，“两军之出塞，塞阅官及私马凡十四万匹，而复入塞者不满三万匹”。此外，战争的巨大消耗也导致汉朝的财政状况急剧恶化，“大司农陈臧钱经耗，赋税既竭，犹不足以奉战士”。为了弥补财政亏空，刘彻不得不采取一系列措施，如改革币制、盐铁官营、均输平准等，加重了百姓的负担。

更让刘彻痛心的是，元狩六年（前117年），年仅二十四岁的霍去病因病去世。霍去病的去世，是汉朝军事上的重大损失，刘彻对此悲痛不已，为他举行了隆重的葬礼，将其坟墓修成祁连山的形状，以表彰他的赫赫战功。霍去病去世后，汉朝的军事力量受到一定影响，再加上长期战争导致的国力消耗，刘彻不得不调整对匈奴的政策，“久不北击胡”，对匈奴的大规模军事攻势暂时告一段落。