武帝時，以假司馬從貳師將軍擊匈奴，大為虜所圍。漢軍乏食數日，死傷者多，充國乃與壯士百餘人潰圍陷陳，貳師引兵隨之，遂得解。身被二十餘創，貳師奏狀，詔徵充國詣行在所。武帝親見視其創，嗟歎之，拜為中郎，遷車騎將軍長史。