彻底灭匈奴的是窦宪。永元三年，鉴于北匈奴遭到南匈奴的重大打击，窦宪萌发了彻底消灭北匈奴的想法。同年二月，窦宪派出将领领兵出塞攻打北匈奴，结果又是大破北匈奴，至此匈奴对汉朝的威胁被彻底铲除。

永元元年（公元89年），窦宪以汉军统帅车骑将军的身份率领汉军出击匈奴。当时共有三路大军，分别是：窦宪与执金吾耿秉各率精兵4000人，会同南匈奴左谷蠡王师子的1万骑兵，由朔方郡的鸡鹿塞(今内蒙古杭锦后旗境)北进；南匈奴单于屯屠何，率匈奴一万余骑兵出满夷谷(今内蒙古固阳县境)；度辽将军邓鸿及缘边义率领8000骑兵，会同南匈奴左贤王安国所率的1万骑兵出稠阳塞(今内蒙古包头地区)。

匈奴在如此强大的汉军攻击下，溃不成军，汉军斩杀匈奴自王以下1.3万人，获马牛羊等百万多头，除了北单于逃走外，匈奴部落超过20万人归降，匈奴元气大伤。如此大胜，肯定要做些什么，窦宪等人登上燕然山(今蒙古杭爱山)，令中护军班固刻石作铭，记述汉军的威德和丰功，即《封燕然山铭》。

窦宪本应该跟霍去病一样流芳百世，但是后来窦宪惹得汉和帝生气，最终被迫自杀了。