23年，以中将军身份从大将军卫青出击匈奴。元狩二年（前121年），和霍去病从北地郡（在今甘肃环县）出发，出塞后分兵前进。公孙敖在沙漠中迷路，霍去病孤军深入，越过居延海，抵祁连山，歼灭匈奴三万余人。贰师将军李广利西伐大宛那年，因杅将军公孙敖奉命筑受降城。这年冬天，匈奴下大雪，牲畜损失很大。天汉四年春正月，贰师将军李广利出朔方，因杅将军公孙敖万骑、步兵三万人出雁门。公孙敖与左贤王交战失利返回。太始元年（前96年）春正月，因妻涉巫蛊案，公孙敖腰斩死，全家被灭。