Nhận được tin Hán đế thân chinh, Mặc Đốn quyết định dùng chiến thuật dẫn dụ đối phương vào nơi hiểm địa để tiêu diệt. Một mặt, ông sai các toán quân già yếu ra giao chiến, giả thua để lừa đối phương; mặc khác, điều tinh binh tăng viện để chuẩn bị đánh quyết định.

Mùa đông năm 200 trước Công nguyên, tuyết xuống nhiều, trời rất lạnh. Quân lính Trung Nguyên chưa từng gặp phải thời tiết lạnh như vậy, nhiều người bị chết rét, có người rụng cả ngón tay vì cóng. Nhưng quân Hán giao chiến mấy trận, quân Hung Nô đều ra vẻ thua. Sau mấy trận thua liên tiếp, nghe nói Mặc Đốn trốn đến Đại Cốc (nay ở tây bắc huyện Đại, Sơn Tây). Hán Cao Tổ vào Tấn Dương, cử người đi trinh sát, đều về báo cáo là quân của Mặc Đốn đều là tàn binh già yếu, ngựa cưỡi rất gầy còm, nếu thừa thế tiến đánh thì nhất định thắng lợi. Hán Cao Tổ sợ những tin tức đó chưa đủ tin cậy nên phái Lưu Kính đến trại Hung Nô dò xét. Lưu Kính về báo cáo: "Thần thấy người ngựa của Hung Nô đúng là đều già yếu. Nhưng thần cho rằng Mặc Đốn nhất định đã cho quân tinh nhuệ mai phục. Xin bệ hạ chớ nên mắc lừa chúng". Hán Cao Tổ nghe thấy, giận dữ mắng: "Ngươi dám nói năng xằng bậy, định ngăn cản ta tiến quân sao?", rồi sai giam Lưu Kính lại.

Quân Hán tiếp tục tiến. Khi Hán Cao Tổ dẫn một cánh quân vừa tới Bình Thành (nay ở đông bắc thành phố Đại Đồng, Sơn Tây); bỗng thấy bốn phía đều có quân Hung Nô xông tới, người ngựa đều khỏe mạnh, chẳng thấy số quân già yếu đâu. Hán Cao Tổ đành dẫn quân mở một đường máu, lui tới núi Bạch Đằng ở Đông nam Bình Thành. Thiền vu Mạo Đồn điều 40 vạn tinh binh vây chặt Hán Cao Tổ ở núi Bạch Đăng, quân Hán xung quanh không thể nào đến tiếp viện. Hán Cao Tổ và số người ngựa đi theo bị vây khốn trên núi suốt bảy ngày đêm, không có cách gì thoát ra được.