李广是陇西人（今甘肃）。李广家族世代善射。汉文帝时，匈奴大肆入侵萧关，李广因为善于骑射，杀了很多匈奴人，就当了武骑常侍（一种官职，车驾游猎，常从射猛兽）。李广曾经跟随皇帝出行，经常冲锋陷阵，并且与猛兽搏斗，汉文帝就说：“可惜啊，你没有遇到好时候，如果你在高祖时代，万户侯对你来说实在是轻而易举啊！”到了汉景帝初年，李广为陇西都尉。七国之乱时，李广为骁骑都尉，跟从周亚夫攻打吴国和楚国的叛军，并且立了军功。可是由于梁孝王私自把将军印授给李广，回朝后，朝廷没有对他进行封赏。调他任上谷太守，匈奴每天都来交战。典属国公孙昆邪对汉景帝哭着说：”李广的才气，天下无双，他自己仗恃有本领，屡次和敌人正面作战，恐怕会失去这员良将。"于是又调他任上郡太守。
匈奴大举入侵上郡，汉景帝派来一名宦官跟随李广学习军事，抗击匈奴。这位宦官带领几十名骑兵，纵马驰骋，遇到三个匈奴人，就与他们交战，三个匈奴人回身放箭，射伤了宦官，几乎杀光了他的那些骑兵。宦官逃回到李广那里，李广说：”这一定是匈奴的射雕能手。”李广于是就带上一百名骑兵前去追赶那三个匈奴人。那三个人没有马，徒步前行。走了几十里，李广命令他的骑兵左右散开，两路包抄。他亲自去射杀那三个人，射死了两个，活捉了一个，果然是匈奴的射雕能手。把他捆绑上马之后，远远望见几千名匈奴骑兵。他们看到李广，以为是诱敌之骑兵，都很吃惊，跑上山去摆好了阵势。李广的百名骑兵也都大为惊恐，想回马飞奔逃跑。
李广说：“我们离开大军几十里，照现在这样的情况，我们这一百名骑兵只要一跑，匈奴就要来追击射杀，我们会立刻被杀光的。现在我们停留不走，匈奴一定以为我们是大军来诱敌的，必定不敢攻击我们。”李广向骑兵下令：”前进！”骑兵向前进发，到了离匈奴阵地还有大约二里的地方，停下来，下令说："全体下马解下马鞍！"骑兵们说："敌人那么多，并且又离得近，如果有了紧急情况，怎么办？“李广说："那些敌人原以为我们会逃跑，现在我们都解下马鞍表示不逃，这样就能使他们更坚定地相信我们是诱敌之兵。"于是匈奴骑兵终于不敢来攻击。有一名骑白马的匈奴将领出阵来监护他的士兵，李广立即上马和十几名骑兵一起奔驰，射死了那骑白马的匈奴将领，之后又回到自己的骑兵队里，解下马鞍，让士兵们都放开马，随便躺卧。这时正值日暮黄昏，匈奴军队始终觉得奇怪，不敢进攻。到了半夜，匈奴兵又以为汉朝有伏兵在附近，想趁夜偷袭他们，因而匈奴就领兵撤离了。第二天早晨，李广才回到他的大军营中，大军不知道李广的去向，所以无法随后接应。汉武帝登基，皇帝近臣都说李广是名将，因此李广就从上郡太守调到了中央，任未央卫尉，而当时程不识为长乐卫尉。程不识和李广从前都任边郡太守并兼管军队驻防。
到出兵攻打匈奴的时候，李广行军没有严格的队列和阵势，靠近水丰草茂的地方驻扎军队，停宿的地方士兵自便，晚上也不打更自卫，幕府简化各种文书簿册，但他远远地布置了哨兵，所以不曾遭到过危险程不识对队伍的编制、行军队列、驻营阵势等要求很严格，夜里打更，文书军吏处理考绩等公文簿册要到天明，军队得不到休息，但也不曾遇到危险。程不识说：”李广治兵简便易行，然而敌人如果突然进犯他，他就无法阻挡了。而他的士卒倒也安逸快乐，都甘心为他拼死。我的军队虽然军务纷繁忙乱，但是敌人也不敢侵犯我。"那时汉朝边郡的李广、程不识都是名将，但是匈奴人害怕李广的谋略，士兵也大多愿意跟随李广而以跟随程不识为苦。
后来李广从卫尉升到将军，从雁门出击匈奴，匈奴人多势众，依靠这个优势打败了李广军队，并且生擒了李广。单于一直听闻李广的贤能，下令说：一定要生擒他。匈奴最终生擒了李广，李广当时身上有伤病，就把李广放在两匹马中间，装在绳编的网兜里躺着。走了十多里，李广假装死去，斜眼看到他旁边的一个匈奴少年骑着一匹好马，李广突然一纵身跳上匈奴少年的马，趁势把少年推下去，夺了他的弓，打马向南飞驰数十里，重又遇到他的残部，于是带领他们进入关塞。匈奴出动追捕的骑兵几百名来追赶他，李广一边逃一边拿起匈奴少年的弓射杀追来的骑兵，因此才能逃脱。回到汉朝，李广因为失败犯了死罪，最后交钱，被贬为庶人。
李广就这样赋闲在家，曾在一天夜里带着一名骑马的随从外出，和别人一起在田野间饮酒。回来时走到霸陵亭，霸陵尉喝醉了，大声喝斥，禁止李广通行。李广的随从说：”这是前任李将军。”亭尉说：”现任将军尚且不许通行，何况是前任呢！"便扣留了李广，让他停宿在霸陵亭下。没过多久，匈奴入侵杀死辽西太守，打败了韩安国，于是汉武帝就召见李广，任他为右北平太守。李广随即请求派霸陵尉一起赴任，到了军中就把他杀了。李广驻守右北平，匈奴听说后，称他为”汉朝的飞将军"，躲避他好几年，不敢入侵右北平。李广外出打猎，看见草里的一块石头，认为是老虎就向它射去，射中了石头，箭头都射进去了，过去一看，原来是石头。接着重新再射，始终不能再射进石头了。
李广为官清廉，得到赏赐就分给他的部下，饮食总与士兵在一起。李广一生到死，做二千石俸禄的官共四十多年，家中没有多余的财物，始终也不谈及家产方面的事。李广身材高大，两臂如猿，他善于射箭也是天赋，即便是他的子孙或外人向他学习，也没人能赶上他。李广语言迟钝，说话不多，与别人在一起就在地上画军阵，然后比射箭，按射中较密集的行列还是较宽疏的行列来定罚谁喝酒。他专门以射箭为消遣，一直到死。李广带兵，遇到缺粮断水的地方，见到水，士兵还没有完全喝到水，李广不去靠近水；士兵还没有完全吃上饭，李广一口饭也不尝。李广对士兵宽厚和缓不苛刻，士兵因此爱戴他，乐于为他所用。李广射箭的方法是，看见敌人逼近，如果不在数十步之内，估计射不中，就不发射。只要一发射，敌人立即随弓弦之声倒地。
后来汉武帝让李广担任郎中令，率领四千骑兵从右北平出塞，博望侯张骞率领一万骑兵与李广一同出征，分行两条路。行军约几百里，匈奴左贤王率领四万骑兵包围了李广，李广的士兵都很害怕，李广就派他的儿子李敢骑马往匈奴军中奔驰。李敢独自和几十名骑兵飞奔，直穿匈奴骑兵阵，又从其左右两翼突出，回来向李广报告说：”匈奴敌兵很容易对付啊！”士兵们这才安心。李广布成圆形兵阵，面向外，匈奴猛攻，箭如雨下。汉兵死了一半多，箭也用光了。李广就命令士兵拉满弓，不要放箭，而李广亲自用大黄弩弓射匈奴的副将，杀死了好几个，匈奴军才渐渐散开。这时天色已晚，军吏士兵都面无人色，可是李广却神态自然，更加注意整顿军队。军中从此都很佩服他的勇敢。第二天，又去奋力作战，博望侯的军队也赶到了，匈奴军才解围退去。
李广曾和方士王朔私下闲谈说：”自从汉朝攻打匈奴以来，我没有一次不参加。可是各部队校尉以下的军官，才能还不如中等人，然而由于攻打匈奴有军功被封侯的有几十人。我李广不算比别人差，但是没有一点功劳用来得到封地，这是什么原因呢？难道是我的骨相就不该封侯吗？还是本来就命该如此呢？"王朔说："将军自己回想一下，难道曾经有过值得悔恨的事吗？"李广说："我曾当过陇西太守，羌人有一次反叛，我诱骗他们投降，投降的有八百多人，我用欺诈手段在同一天把他们都杀了。直到今天我最大的悔恨只有这件事。"王朔说："能使人受祸的事，没有比杀死已投降的人更大的了，这也就是将军不能封侯的原因。"
后来李广跟从大将军卫青攻打匈奴，出边塞以后，卫青捉到敌兵，知道了单于住的地方，就自己带领精兵去追逐单于，而命令李广和右将军的队伍合并，从东路出击。李广请求说：”我的职务是前将军，如今大将军却命令我改从东路出兵，况且我从少年时就与匈奴作战，到今天才得到一次与单于对敌的机会，我愿做前锋，先和单于决一死战。”大将军卫青曾暗中接受汉武帝的告诫，认为李广年老，命运不好，不要让他与单于对敌，如果用他恐怕不能实现俘获单于的愿望。李广一直请命，卫青不听。
李广不向卫青告辞就起程了，心中非常恼怒地前往大本营，领兵从东路出发。军队没有向导，有时迷失道路，结果落在卫青之后。卫青与单于交战，单于逃跑了，卫青没有战果只好回兵，向南行渡过沙漠，遇到了李广。卫青就派长史问李广具体情况，说：“我卫青要上书天子报告具体内容。”李广没有回答。于是卫青就让长史责问李广幕府中的人前去对质。李广说：“他们没罪，是我的过失。”李广对其麾下的人说：”我李广自成年之后就和匈奴人大小交战七十余次，今天又跟从大将军一起出兵攻打匈奴单于，但我又迷路了，这不是天意吗？况且我今年六十多了，也不能再忍受那些刀笔小吏的摆弄了。“于是拔刀自刎，李广军中的所有将士都为之痛哭。百姓听到这个消息，不论认识的不认识的，也不论老的少的都为李广落泪。