李广的先祖是秦朝的将军李信，李家世代相传射箭之术。文帝十四年，匈奴人大举入侵萧关，李广以民家子弟的身份抗击匈奴。因为李广善骑射，斩杀很多敌人的首级，被任命为朝廷中郎。武骑常侍，奉禄八百石。
李广曾护送文帝外出巡视，遇事总是冲锋在前，抵御敌人。敢同猛兽格斗，表现出神勇无比。文帝说：可惜啊！你生不逢时，如果生在高祖时代，赢个万户侯也不值得一提。
景帝时，李广任陇西都尉，后改任骑郎将。吴楚七国叛乱时，李广任骁骑都尉，跟随周亚夫攻打吴楚叛军，在昌邑城下勇猛夺取叛军的军旗，一举扬名。梁孝王喜欢他，私自把将军印授给李广，回朝后，朝廷没有再次封赏他。
因李广作战英勇，被提升为上谷太守，这是边境要塞，匈奴每天都来挑战。李广决不怯战，率军出击匈奴，因箭术高超，每次都打的匈奴落荒而逃，匈奴不敢入侵李广将军的防御区域。
李广成为救火队长，哪个要塞战事吃紧，就派李广去做太守，李广几乎历任边境的各郡太守。曾任上郡太守、陇西、北地、雁门、代郡、云中多地太守，以作战勇猛而名闻天下。
李广的勇敢是出了名的，匈奴入侵上郡，皇帝派一名宦官为李广做监军。监军没来过北方，见到一望无际的草原，便带着几十名骑兵，纵马驰骋，途中遇到三个匈奴人，宦官便让骑兵与三个匈奴人交战，一会功夫，手下骑兵几乎就被射杀光了，宦官趁机逃了回来。
李广说：你一定是遇到了匈奴的射雕能手了。李广带着一百名骑兵前去追赶三个匈奴人，追了十多里，看见了三个匈奴人。李广令骑兵左右散开，挽弓搭箭，射死了两个，活捉一个，一问果然是匈奴的射雕手。
李广把匈奴俘虏绑上马背准备返回，在远处看到一队匈奴骑兵，有几千人。他们也看到了李广，以为是诱敌的骑兵，很惊慌的跑上山去摆好阵势。李广的骑兵也很惊慌，想要催马逃跑。李广说：只要我们一跑，匈奴兵马上就会追来射杀我们。我们停在原地不动，匈奴就会认为我们后面有伏兵，不敢前来攻击我们。
李广命令百名骑兵前进，距离匈奴阵地两里左右的地方停下来，李广下令叫士兵全部下马，解下马鞍。李广说：匈奴人以为我们会跑，看到我们解下马鞍表示不跑，就会更加坚信我们是诱敌之兵。匈奴骑兵不敢前来攻击。
有一个骑白马的匈奴将军，走出阵营来监视李广的情况。李广立即上马，带十几名骑兵，迎住匈奴将军，将他射杀，又回到骑兵队里。命令士兵放下马鞍，随意躺卧。
匈奴骑兵始终不敢进攻李广这百十多人的部队，看看天色已晚，怕夜晚遭到袭击，便连夜撤回到大本营。第二天早上，李广率百十多骑兵，安全回到营中。
李广与程不识都是被公认的名将，但两位将军的领导风格却各不相同。李广的部队没有严格队列阵势，军队驻扎在水草丰茂的地方，人人均可自便，夜里也不打更巡逻，文书簿记载简单，但在远处设置哨兵，因此从未遭遇袭击。
程不识的队伍、编制、行军队列、驻营阵势要求很严格，夜里打更，军吏文书的公文簿册事无巨细，一天忙忙碌碌。但匈奴人特别害怕李广，士兵们也愿意跟随李广，作战时甘心拼命，战斗力强大。
马邑事件之后，汉军主动进攻匈奴。汉武帝派出四支队伍出击匈奴。每支队伍一万骑兵，李广这支部队，是四支部队中战斗力最强大的，李广又是能征善战的将军。但李广的运气太差，遭遇了一支更强大的匈奴骑兵，数量也是李广部队的几倍，一场血战下来，李广的部队几乎全军覆没，李广也被活捉。好在李广神勇，趁敌不备，夺下匈奴骑兵弓马，只身逃了回来。但因损兵折将被治罪，花钱赎了死罪，被削职为民。
没过多久，李广又被起用，汉武帝任命他为郎中令。元朔六年，李广被任命为后将军，跟随大将军卫青的军队出兵定襄，讨伐匈奴。许多将领因斩杀敌人的首级符合规定数额，以战功被封侯，唯独李广没有战功。
两年后，李广以郎中令身份率领四千骑兵，从右北平出发讨伐匈奴。博望侯张骞率领一万骑兵与李广一同出征，分行两条路。走了几百里，突然被匈奴左贤王率领的四万骑兵包围了，手下的士兵都很害怕，李广就令他的儿子李敢骑马冲向匈奴军中。率领几十名骑兵飞驰，直穿匈奴骑兵阵，又从左右两翼突出，向李广报告说：这些匈奴骑兵很容易对付。
士兵们这才安心。
李广布成圆形兵阵，面向外准备迎战。匈奴猛攻开始，箭如雨下。汉军也放箭还击。四万匈奴围困四千汉军，汉军一排排倒下。李广用硬弩，专射匈奴将军，很快便有七八个匈奴将军倒下，匈奴骑兵渐渐散开，撤离战场。
这一战李广四千骑兵，所剩不足一千人。主要原因是博望侯行军迟缓，延误期限，致使李广孤军奋战，才遭此惨败。按军法，博望侯应被判处死刑，博望侯花钱赎罪，降为平民。李广功过相抵没有封赏。
李广的堂弟李蔡和李广在文帝时入朝为官，景帝时，李蔡已慢慢升迁到年俸二千石的官位。武帝时做到代国国相，元朔五年，李蔡担任轻车将军，跟随大将军卫青攻打匈奴右贤王有功，被封为乐安侯。后又做了丞相。
李蔡论才干只能算下等，声名比李广差得远了，但却得到了封爵和封地，位居列侯，官至三公。
而李广威名震天下，在文皇帝、景帝、汉武帝三朝都立有战功，却一辈子没有得到封爵和封地，官位也没有超过九卿。令后人为此事感叹不已。