汉文帝死后，汉景帝（前156～前141在位）即位。这时，李广做了陇西郡（治所在今甘肃临洮南）都尉，不久又升任骑郎将。

汉景帝继续实行汉文帝时期的基本政策，采用了著名政论家晁错“削藩”的建议，进一步削夺诸侯王国的土地，把它逐步收归中央直接统辖，以削弱地方割据势力，加强中央集权。

景帝前元三年（前154），刘濞因反对“削藩”，便联合楚、赵等七个诸侯王，打着诛晁错、清君侧的旗号，发动武装叛乱，并首先进攻梁国的棘壁（在今河南睢县），杀数万人。当时，汉景帝既要平定叛乱，又要削弱梁国势力。他派太尉周亚夫率领大军前去讨伐时，接受了周亚夫提出的“以梁委（放弃给）吴，绝其食道”的战略，进驻梁国东北部的昌邑（在今山东巨野东南），并采取防御战术，坚守不出。梁孝王多次向周亚夫呼救，吴楚叛军也多次向周亚夫挑战，周亚夫坚守如故，同时却派轻骑兵在淮泗口（在今江苏淮阴西）断绝吴楚叛军的粮道。吴楚叛军粮草短缺，欲战不能，相持三个月，便被迫退却。周亚夫乘机指挥大军，奋起追击，一举击溃叛军。由于“七国之乱”不得人心，所以很快就被平定了。

在昌邑之战时，李广正在周亚夫手下做骁骑都尉。他英勇作战，并夺得了叛军的旗帜，再立战功。从此，李广开始闻名于世。当时，汉景帝的弟弟梁孝王为了表彰李广的战功，特意授给他将军的勋衔和印信，李广接受了。但是，李广身为西汉朝廷的命官，竟私自接受一个诸侯王的封赏，这是汉朝法令所不允许的。所以，回到长安以后，李广没有得到汉朝的封赏。不久，便调出长安，到上谷郡（治所在今河北怀来东南）担任太守。

上谷郡位于汉朝北部，与匈奴相毗连。那里经常战云密布，狼烟滚滚。匈奴和李广几乎三天两头打仗。李广每次都亲临战阵，经受了许多风险。当时有个名叫公孙昆邪的人，很为李广的安全担心。有一天，公孙昆邪跑到汉景帝面前，哭哭啼啼地对汉景帝说：“李广才气非凡，天下无双。但是，他自恃武艺高强，屡次跟匈奴交战，死打硬拼，要决一雌雄，我真担心会损失了这员勇将！”于是，汉景帝又把李广调到上郡（治所在今陕西榆林东南），继续担任太守。

跟上谷郡相比，上郡离京师长安要近得多。但是，上郡也是汉朝和匈奴经常发生战争的地区。李广到上郡以后，就跟匈奴大队骑兵发生了一次意外的遭遇。

有一次，匈奴骑兵大举进攻上郡。汉景帝把一个亲信宦官派到上郡，去跟李广参加军事训练，准备抗击匈奴。

一天，那位宦官率领几十名骑兵，离开大营向北驰骋。路上发现三个匈奴人，宦官自以为人多势众，便跟他们交战。三个匈奴人毫不畏惧，沉着回射。几十名骑兵纷纷中箭伤亡，宦官也险些丧命。

宦官带着箭伤，狼狈逃回，急急忙忙地跑到李广那里，报告事情的经过。李广一听，就断定那三个匈奴人是射雕的能手，于是翻身上马，带着一百多名骑兵前去追赶。李广一行快马加鞭，一口气儿追了几十里，只见那三个匈奴人连马都没有骑，正不慌不忙地走着。李广一面命令骑兵从左右两翼包抄过去，一面盘马弯弓，连发几箭，两个匈奴人应声倒地，另一个也被活捉了。

李广刚把这位射雕的能手绑在马上，突然发现前面尘土飞扬，原来是匈奴的大队骑兵，有好几千人。这时，匈奴骑兵也发现了李广。他们见李广一行人数不多，便疑心是汉朝的诱兵。于是，迅速占据了附近的一个山坡，摆开阵势，观察李广一行的动静。

李广的一百多名骑兵见大敌当前，神色紧张。他们都想调转马头，赶快撤退。在这万分危急的关头，李广沉着镇定。他冷静地分析了形势，认为自己已经远离大营几十里，身边又只有一百多名骑兵，要是仓皇撤退，匈奴大队骑兵就会乘机掩杀过来，这一百多人就会全部丧命。唯一的办法就是利用匈奴的错觉，让匈奴相信这一百多人确实是诱兵。这样，匈奴就不敢发动进攻。

于是，李广把这个道理告诉给士兵，并命令他们继续前进。当他们走到离匈奴阵地只有两里来地的时候，这才停下来。接着，李广又命令他们都下了马，并卸下马鞍。

这样，一边是兵力占着绝对优势、严阵以待的几千匈奴铁骑，一边是下马解鞍、放松戒备的一百多个汉朝骑兵，两军相距只有二里地。李广的部下更加紧张，纷纷议论说：“匈奴骑兵这样多，这样近，万一发生紧急情况怎么办？”李广回答说：“匈奴以为我们会撤退，我们却偏偏卸下马鞍，叫他们知道我们绝不后退一步，这样就会加深他们的错觉。”

果然，兵强马壮、英勇善战的匈奴骑兵，因为错把李广等人当成了诱兵，害怕中汉军的埋伏，不敢进攻；李广也巧妙地利用匈奴的错觉，冒险坚守自己的阵地。双方相持良久，气氛十分紧张。战场上鸦雀无声，寂静异常。

过了一会儿，一个骑着白马的匈奴头目到阵前监护匈奴骑兵，李广见了，立即跨上战马，带领十几名骑兵，冲上前去，射杀了那位“白马将军”。然后又从从容容地回到原地，解下马鞍，让大家把马放了。横七竖八地躺在地上休息。

这时，天色渐晚，夜幕徐徐降临。匈奴骑兵对李广一行的举动始终觉得神秘莫测，一直没敢贸然进攻。到午夜时分，他们唯恐受到汉朝伏军的袭击，便趁着夜色全部退走了。

第二天凌晨，李广见对面山坡上静悄悄的，一个人也没有，这才带着那一百多名骑兵平安地返回大营。这时，汉营里的大军还不知道李广到哪去了呢！而跟着李广的那些骑兵却捏了一把冷汗，他们好不容易才熬过了那漫长、紧张而又可怕的一天一夜。

这段巧计退敌的故事，充分表现了李广临危不惧、指挥若定和随机应变的军事才能。在匈奴稳操胜券、汉军危在旦夕的不利情况下，李广不仅看到了匈奴骑兵在兵力上的优势，而且准确地掌握了匈奴骑兵的心理变化，并靠着自己的正确指挥和布置，迷惑了对方，保存了自己，不费一兵一卒，就顺利地渡过了危难关头。由此可见，李广已经成为汉朝年轻骑兵的出色将领。

此后，李广又先后在陇西、北地、雁门（治所在今山西右玉南）、代郡（治所在今河北蔚县东北）、云中（治所在今内蒙古托克托东北）等郡担任太守。在长期驻守汉朝边郡期间，李广都以力战闻名。