李廣的先祖是秦朝時期的大將軍李信，李家世代從軍，為國家建立了赫赫戰功。
公元前166年，也就是漢文帝十四年，李廣應徵入伍，隨大軍出征討伐匈奴，他特別擅長使用弓箭，幾乎百發百中，多次交鋒中殺死了不少敵人，也活捉了很多俘虜。漢文帝得知他的英勇事跡後，高興地封他為漢中郎，專門隨侍在皇帝身邊，每當有騎馬射獵之類的活動，漢文帝就讓李廣在眾人面前大顯身手。李廣也不畏懼，精湛的箭術贏得百官稱讚。漢文帝曾惋惜地對李廣說：「可惜你沒有生在高祖時期，不然以你的一身功夫，定可以成為萬戶侯！」知道皇帝如此器重自己，李廣在心裡發誓，一定要報效國家。
到漢景帝執政時期，李廣得到重用，先是被封為隴西都尉，後來又升任為騎郎將。在七國諸侯叛亂的時候，李廣跟隨周亞夫立了不少戰功，只可惜景帝責怪他私自接受梁王的將軍之印，打敗諸侯王后，李廣沒有得到任何賞賜。
沒過多久，李廣被任命為上谷太守，駐守在邊關，時刻注意匈奴的動靜。匈奴聽說守關的將軍是李廣，個個驚慌不已，原來連匈奴都知道李廣精於騎射，驍勇善戰，有他守在邊關，誰還敢不自量力呢？曾聽說李廣在一次打獵的時候，把一塊大石頭看成了老虎，「嗖」的一箭射過去，竟然把石頭射出一個很深的洞，匈奴人因此稱呼他為「飛將軍」。
上郡是邊關的一個小地方，經常被匈奴騷擾，景帝便讓自己寵信的一個宦官和李廣一起駐守在這裡，每天操兵練箭，抵禦匈奴入侵。這一天，宦官帶著幾十個士兵外出打獵，在半路上碰到了三個匈奴兵，看到各自的敵人就在眼前，漢軍和匈奴都拉開了弓箭開始射擊。匈奴的箭術比宦官強上許多，兩方交戰沒多久，幾十個漢軍士兵就死在匈奴的亂箭之下，宦官也受了重傷，拼了命才跑回軍營。李廣聽完宦官的匯報後，立刻知道那三人是匈奴軍中的神箭手，他毫不猶豫地帶領著一百名騎兵衝出軍營，誓要把神箭手抓住。
騎馬狂奔了一段路程後，遠遠地就看到前方有三個人影在晃動，李廣命令士兵從左右包抄過去，一陣激戰之後，兩名匈奴兵被射死，還有一名被李廣俘虜了。正當李廣一行人準備回去的時候，前方突然出現大批匈奴士兵，漢軍士兵嚇得不知道該怎麼辦，匈奴看到了漢軍，也顯得十分吃驚，馬上擺出攻擊的陣勢，緊張地盯著李廣。漢軍士兵想跑回軍營，李廣卻說：「我們現在和軍營的距離太遠，要是往回跑的話，肯定會被匈奴追上，如果我們留在這兒，他們反而會認為我們是故意引誘他們，以為後面還有埋伏，不敢貿然追打我們。」士兵們聽到李廣的解說之後，心裡安定了些，便在李廣的吩咐下繼續朝前走，一直走到離匈奴很近的地方才停下來，接著把馬鞍卸掉，盤腿坐在地上休息。匈奴看到漢軍如此從容不迫，當真以為這些人是來迷惑他們的，沒敢貿然上前挑釁。過了一會兒，匈奴士兵裡出現一個騎著白馬的人，看起來是一位將領。李廣連忙帶著幾名士兵騎馬飛奔過去，一箭射中將領，然後跑回隊伍，下馬休息。匈奴顯然沒料到漢軍會突然襲擊，眼看天漸漸地黑了，漢軍全部躺在地上開始睡覺，匈奴更加肯定有埋伏，很快就離開了。因為李廣的急中生智，眾人才能夠平安地回到軍營，但李廣身為將軍，在沒有告知自己去向的時候帶兵追趕匈奴，萬一發生了什麼時候，後果不堪設想。
漢武帝即位後，賞識李廣是一名難得的軍事人才，便任命他為未央宮的衛尉，當時李廣的好朋友程不識也在宮中擔任衛尉。程不識帶軍有很多規矩，軍隊紀律嚴謹，李廣為人隨和，沒有過多的軍紀約束士兵。大家都樂意和李廣一起打仗，覺得程不識過於嚴厲。
公元前133年，漢武帝為了阻止匈奴南下，在馬邑設下埋伏，準備生擒匈奴首領軍臣單于。這一次李廣被任命為驍騎將軍，駐守在馬邑城外，令漢軍沒想到的是，軍臣單于知道了漢武帝的計劃，並沒有出現在馬邑城，漢軍只好無功而返。
公元前129年，匈奴再次侵略南下，先頭部隊已經到達上谷（今河北懷來）。公孫賀、公孫敖、衛青和李廣四位將軍各率領一萬騎兵迎戰，衛青在龍城（匈奴祭拜祖先的地方）斬殺了700名匈奴士兵，李廣則被匈奴大部隊包圍。士兵一個個滾下馬背，李廣仍堅持奮力殺敵，匈奴兵越來越多，李廣也受了不少傷，最後被活捉了。軍臣單于特別吩咐士兵，如果抓到了李廣，一定要活著帶回去。於是匈奴用一張繩子做的網帳掛在兩匹馬之間，讓李廣躺在上面，李廣假裝奄奄一息，匈奴見了就放鬆了警惕。正好旁邊有一個匈奴士兵，李廣趁匈奴沒有防備的時候，猛地一下跳到那個士兵騎的馬上，把士兵推下去，狠命拍了下馬屁股，快速地朝漢軍的方向逃跑。匈奴軍隊跟在後面緊緊地追趕，李廣一邊騎馬，一邊轉過身子朝後面放箭，每一箭都射中一名匈奴兵，匈奴兵死傷很多，漸漸地和李廣拉開了距離，李廣終於跑回了漢營。雖然李廣的箭術令人稱讚，但由於他的軍隊在這次戰鬥中幾乎全軍覆沒，自己也成了匈奴的俘虜，漢武帝決定判他斬首，後來念在李廣以前功績卓著，便把他貶為平民。
公元前119年，大將軍衛青和驃騎將軍霍去病北上攻打匈奴，李廣當時年紀很大了，但仍然堅持請求出征，漢武帝不忍心拒絕他，就封他為前將軍，跟隨衛青出征。在一次戰鬥中，衛青讓李廣帶著隊伍走在後面，一旦看到前方情況危急，就馬上趕來增援。沒想到李廣在荒漠中迷了路，等他和衛青會合後，戰鬥已經結束了。衛青很生氣，責怪李廣延誤軍期，李廣老淚縱橫，說：「我已經六十多歲了，和匈奴打了不下七十場戰鬥，本想老來再給國家出點力，沒想到竟出了差錯，真是造化弄人啊！」說完，就拔劍朝自己的脖子抹去，等眾人擁上前把劍搶過來，李廣已經死去了。那些多年跟隨李廣的將領和士兵們聽到這個消息，都難過得痛哭起來。「