《史記．匈奴列傳》：
是時漢初定中國，徙韓王信於代，都馬邑。
《史記．韓信盧綰列傳》：
韓王信者，故韓襄王孽孫也，長八尺五寸……明年春，上以韓信材武，所王北近鞏、洛，南迫宛、葉，東有淮陽，皆天下勁兵處，乃詔徙韓王信王太原以北，備御胡，都晉陽。信上書曰：「國被邊，匈奴數入，晉陽去塞遠，請治馬邑。」上許之，信乃徙治馬邑。
扼要言之，韓王信乃戰國七雄中韓國的後人。因手握勁兵，被漢高祖徙至太原以北對抗已然強大的匈奴。漢高祖最初想他以晉陽為主要據點，韓王信反對，提議用馬邑。據顧祖禹《讀史方輿紀要卷二．歷代州域形勢二》，馬邑位於今山西朔州東北。
「晉陽去塞遠」反映晉陽與長城的距離較遠，換言之，馬邑較接近與匈奴交鋒的前線。「數入」可見匈奴對北邊侵擾頻繁。隋末劉武周，以馬邑為根據地，旋即陷代踰勾注山而入晉陽 (《讀史方輿紀要卷四．歷代州域形勢四》)，此地為南下入關的咽喉，極具戰略重要性。一場攻防戰看來一觸即發。
然而，局面出乎意料地逆轉，韓王信輾轉投降匈奴，更將馬邑拱手相讓。《史記．韓信盧綰列傳》：
秋，匈奴冒頓大圍信，信數使使胡求和解。漢發兵救之，疑信數閒使，有二心，使人責讓信。信恐誅，因與匈奴約共攻漢，反，以馬邑降胡，擊太原。
秋冬季節弓勁馬肥，匈奴騎兵數目眾多，根本無從抵擋。加上漢高祖猜疑韓王信心存反叛，多次派使者去匈奴斡旋解決紛爭，竟被視為與匈奴暗通款曲，落得被斥責。左右是死，韓王信選了一個較穩妥的保障，聯合兵力強大的匈奴倒戈漢王朝，其實無可厚非。
由漢高祖御駕親征，韓王信敗走匈奴，馬邑的投降乃是迫出來的，無詳細規劃。冒頓和韓王信未有協同作戰，令漢軍屢戰屢勝。《史記．韓信盧綰列傳》：
七年冬，上自往擊，破信軍銅鞮，斬其將王喜。信亡走匈奴……匈奴仗左右賢王將萬餘騎與王黃等屯廣武以南，至晉陽，與漢兵戰，漢大破之，追至于離石，復破之。匈奴復聚兵樓煩西北，漢令車騎擊破匈奴。匈奴常敗走，漢乘勝追北，聞冒頓居代谷，高皇帝居晉陽，使人視冒頓，還報曰「可擊」。上遂至平城。
不過，《史記．匈奴列傳》透露了一些重要訊息：
高帝自將兵往擊之。會冬大寒雨雪，卒之墮指者十二三，於是冒頓詳敗走，誘漢兵。漢兵逐擊冒頓，冒頓匿其精兵，見其羸弱，於是漢悉兵，多步兵，三十二萬，北逐之。
第一，當時已經是冬天，天氣嚴寒，雨雪交雜而至，竟致漢軍將士手指凍傷而脫落，所謂「墮指」，捷報背後暗藏隠憂。第二，漢軍得逞，是因為冒頓採誘敵深入之計，假裝戰敗，引漢軍深入，一旦補給線拉長，即可予以截斷，再施以包圍。漢高祖果然中計，領大軍北上，遂迎來白登山之圍。
清人楊守敬《水經注疏卷十三》概括白登山位置：
《正義》又引李穆叔《趙記》云，平城東七里，有土山，高百餘尺，方十餘里。而顏師古云，台在平城東山上，去平城十餘里，今其處猶存……如淳曰：平城旁之高地，若邱陵矣。
大約為平城以東一高地。平城即今日山西省大同市 (在馬邑以北)。《史記．匈奴列傳》：
高帝先至平城，步兵未盡到，冒頓縱精兵四十萬騎圍高帝於白登，七日，漢兵中外不得相救餉。匈奴騎，其西方盡白馬，東方盡青駹馬，北方盡烏驪馬，南方盡騂馬。高帝乃使使閒厚遺閼氏，閼氏乃謂冒頓曰：「兩主不相困。今得漢地，而單于終非能居之也。且漢王亦有神，單于察之。」冒頓與韓王信之將王黃、趙利期，而黃、利兵又不來，疑其與漢有謀，亦取閼氏之言，乃解圍之一角。於是高帝令士皆持滿傅矢外鄉，從解角直出，竟與大軍合，而冒頓遂引兵而去。漢亦引兵而罷，使劉敬結和親之約。
《史記．韓信盧綰列傳》有
匈奴復聚兵樓煩西北，漢令車騎擊破匈奴。匈奴常敗走，漢乘勝追北……上遂至平城。
結合起來看，白登山被圍的應該是漢高祖的先頭車騎部隊，步兵移動較慢，趕不上車騎部隊的行軍速度，於是給冒頓可乘之機。東西南北盡是優質戰馬組成的精良騎兵，共四十萬，人數上、機動性上，可謂遠超漢高祖部隊，發難突圍成不可能。慶幸漢高祖有智謀，派使者買通冒頓妻子幫忙說項，加上冒頓、韓王信聯軍內部傳出通漢謠言，冒頓才放過漢高祖一馬。
