Wei Qing
Pertempuran Mobei dan insiden Li Guang

Tahun 119 SM, Wei memimpin pasukannya dalam Pertempuran Mobei yang sukses sekaligus menorehkan sedikit noda dalam kariernya karena secara tidak langsung menyebabkan kematian Jenderal Li Guang. Saat itu Kaisar Wu mengirim Wei dan Huo memimpin pasukan inti kekaisaran untuk melakukan penyerbuan ke jantung pasukan Xiongnu di wilayah utara Gurun Gobi. Wei membawahi empat jenderal lainnya, yaitu Li, Gongsun He, Zhao Yiji dan Cao Xiang. Sebelumnya, Kaisar Wu telah berjanji pada Li bahwa ia akan diberi tugas memimpin divisi terdepan, tetapi kaisar juga diam-diam berpesan pada Wei agar tidak memberi tugas penting pada Li karena pada pertempuran sebelumnya Li pernah mengalami beberapa kali kekalahan sehingga dianggap pembawa sial. Begitu tiba di Gurun Gobi, Wei menggabungkan pasukan Li dan Zhao lalu memerintahkan keduanya untuk mengambil rute timur melalui wilayah yang tandus. Menurut sejarawan Sima Qian, Wei melakukan hal ini untuk memberi kesempatan pada sahabatnya, Gongsun Ao, yang sebelumnya dicabut gelarnya karena melakukan kesalahan, untuk memperbaiki reputasinya dengan memenangkan pertempuran.
Wei sendiri sibuk menghadapi serangan dadakan dari pasukan inti Yizhixie yang telah menunggu dan mengantisipasi serbuan pasukan Han. Walaupun kalah jumlah dan kelelahan akibat perjalanan jauh, Wei mampu mengibangi serangan kavaleri musuh dengan pemanah-pemanah yang berlindung di balik kereta perang berlapis baja yang diatur dalam formasi melingkar serta diperkuat bala bantuan kavaleri. Strategi bertahan dari serbuan kavaleri ini dianggap paling efektif oleh para pakar strategi Tiongkok pada generasi mendatang, termasuk Jenderal Yue Fei dari Dinasti Song. Pada akhir pertempuran, Wei memanfaatkan kesempatan selagi badai pasir yang mengaburkan pandangan untuk memecah kepungan dan menyerbu musuh dari dua arah dengan pasukan kavaleri. Serangan balasan ini berhasil membuyarkan formasi pasukan Xiongnu, Yizhixie hampir tertangkap dan kehilangan sebagian besar pasukannya. Lebih dari 10.000 orang Xiongnu tewas dalam pertempuran itu. Pasukan Han terus maju hingga ke wilayah yang sekarang menjadi Ulan Bator, mereka menghancurkan Kastil Zhao Xin, pertahanan Xiongnu sebelum akhirnya kembali membawa kemenangan. Jumlah total orang Xiongnu yang tewas mencapai sekitar 30.000. Yizhixie kabur bersama sejumlah kecil pasukannya dan kehilangan komunikasi dengan sukunya. Ia tidak pernah kembali lagi hingga keluarganya akhirnya mengumumkan kematiannya dan mengangkat kepala suku baru. Kemenangan ini memberi hasil yang sangat signifikan bagi kekaisaran Han. Sejak itu Xiongnu semakin melemah dan terisolir ke daerah yang tandus, hal ini menyebabkan populasi mereka menurun drastis sehingga tidak memungkinkan untuk menyerbu daratan tengah selama beberapa dekade ke depan. Tidak pernah ada lagi gangguan besar yang ditimbulkan bangsa Xiongnu hingga 400 tahun kemudian semasa pemerintahan Dinasti Jin.
Sementara itu Li dan Zhao tersesat di gurun akibat badai sehingga terlambat sampai di medan perang. Setelah perang berakhir, keduanya dihadapkan pada pengadilan militer atas dakwaan gagal menjalankan perintah. Li merasa terhina atas tuduhan itu dan frustasi karena kehilangan kesempatan untuk meraih kemengan, ia lebih memilih mengakhiri hidupnya daripada menghadapi pengadilan. Salah seorang putra Li bernama Li Gan berusaha membalas dendam pada Wei, ia menerobos ke dalam rumahnya dan menyerangnya, tetapi hanya berhasil melukainya. Li Gan sendiri akhirnya dibunuh oleh Huo Qubing yang turun tangan membantu pamannya. Banyak pihak mempersalahkan Wei atas insiden ini, termasuk sejarawan Sima Qian.