公元前133年（元光二年）农历六月，汉武帝派遣精兵30万，命护军将军韩安国、骁骑将军李广、轻车将军公孙贺率主力部队埋伏在马邑附近的山谷中。王恢与材官将军李息率3万多人出代郡（今河北省蔚县东北），准备从侧翼袭击匈奴的辎重并断其退路，一举全歼匈奴主力。

为了诱使匈奴出兵，汉朝设了一个计谋：派马邑（今山西朔州）富翁聂壹带上货物，以做买卖为名，跑到匈奴那里，假装投降匈奴，并哄骗匈奴的军臣单于说：“吾能斩马邑令丞，以城降，财物可尽得。”（《汉书-韩安国传》）
军臣单于贪图财物，就轻易的相信了聂壹的话，并约定：聂壹杀死马邑县令后，把头挂在城门上，作为匈奴攻城的信号。
聂壹回到马邑后，把一名死囚的脑袋砍下，挂在城门上，并通知匈奴使者：马邑县令已死，赶快通知单于带兵进城。
军臣单于见大计已成，立即亲率10万骑兵长驱南下 ，一路上也没遇到汉兵的阻挡。当匈奴大军在距离马邑还有百余里的时候，军臣单于看到漫山遍野的马匹，也没有放牧的，才引起怀疑：没有军队，哪会有这么多的马匹？

于是，单于没敢贸然前进，而是原地休息，并派人向前打探。正巧一名雁门尉史办事经过这里，被匈奴俘获。这个尉史对马邑伏击战的计划也略知一二，经匈奴人一威胁，就把情况都说出来了。
军臣单于得知后，如大梦初醒，大吃一惊地说：“我本来就有所怀疑，现在听尉史这么一说，真是天助我也。”单于为了感谢这名汉朝尉史，就封他为天王。然后，军臣单于带领原班人马从原路撤退回去了。
原来计划当马邑伏击战打响后，王恢率三万汉军袭击匈奴的辎重。现在匈奴一点损失也没有，王恢自知依靠自己这3万军队也无法与匈奴的10万精兵交战，所以他也没有带兵去追击匈奴。
