惟永元元年秋七月，有汉元舅曰车骑将军窦宪，寅亮圣明，登翼王室，纳于大麓，维清缉熙。乃与执金吾耿秉，述职巡御。理兵于朔方。鹰扬之校，螭虎之士，爰该六师，暨南单于、东胡乌桓、西戎氐羌，侯王君长之群，骁骑三万。元戎轻武，长毂四分，云辎蔽路，万有三千余乘。勒以八阵，莅以威神，玄甲耀目，朱旗绛天。遂陵高阙，下鸡鹿，经碛卤，绝大漠，斩温禺以衅鼓，血尸逐以染锷。然后四校横徂，星流彗扫，萧条万里，野无遗寇。于是域灭区殚，反旆而旋，考传验图，穷览其山川。遂逾涿邪，跨安侯，乘燕然，蹑冒顿之区落，焚老上之龙庭。上以摅高、文之宿愤，光祖宗之玄灵；下以安固后嗣，恢拓境宇，振大汉之天声。兹所谓一劳而久逸，暂费而永宁者也，乃遂封山刊石，昭铭盛德。其辞曰：
铄王师兮征荒裔，
剿凶虐兮截海外。
夐其邈兮亘地界，
封神丘兮建隆嵑，
熙帝载兮振万世！
范晔《后汉书》曰：齐殇王子都乡侯畅来吊国忧，窦宪遣客刺杀畅，发觉，宪惧诛，自求击匈奴以赎死。会南单于请兵北伐，乃拜宪车骑将军，以执金吾耿秉为副，大破单于。遂登燕然山，刻石勒功，纪汉威德，令班固作铭。
公元88年，章帝卒，和帝即位，年仅10岁，窦太后临朝。窦宪成为国舅，很快即被起用为侍中，控制大权。窦宪专横跋扈，无视朝廷法律，随意杀人。齐殇王的儿子刘畅，因章帝丧事来朝吊问，乘机讨好了窦太后，得到一个宫内职位。窦宪怕刘畅受宠，妨碍他专擅朝政，竞派人将他刺杀。后来，事情暴露，窦宪被关在宫内，等候治罪。这下窦宪着了慌，请求率军北征匈奴以赎死罪。当时正逢南匈奴请兵攻伐北匈奴，朝廷便拜窦宪为车骑将军，率大军出塞。窦宪北征匈奴就是在这样的形势下出现的。班固不知其中内情，随军出发，任中护军，参与军中谋议。
大军从朔方三路北袭，窦宪遣各部将及匈奴左谷蠡王等，率精骑万余，在稽落山(今蒙古达兰札达加德西北额布根山)大破北匈奴军队，前后俘获招抚匈奴部众二十万人，穷追北单于直至燕然山，大获全胜。窦宪与副将等登上远离边塞三千余里的燕然山(蒙古杭爱山脉)，由班固撰写《封燕然山铭》文，刻石纪功，颂扬汉军出塞三千里，奔袭北匈奴，破军斩将的赫赫战绩。班固还撰有《窦将军北征颂》一文，对窦宪北征匈奴大加歌颂。窦宪班师后出镇凉州。第二年，北匈奴单于因大败之后势力衰弱，派亲王向窦宪通报希望觐见东汉皇帝，请求派使者前来迎接。窦宪上奏，派遣班固以中护军兼代中郎将职务，与司马梁讽一起，带领数百人骑马出居延塞(今甘肃额齐纳旗)迎接，正遇上南匈奴出兵打败北匈奴，班固一行到达私渠海(在稽落山西北)，获知北匈奴已遁走而折回。永元三年(公元91年)，窦宪派部将出兵北击，此后北匈奴向西远徙，东汉最后解除了匈奴的威胁。