汉章帝章和二年（公元88年），汉章帝病逝，年仅十岁的汉和帝刘肇即位，窦太后临朝听政。
窦太后是东汉开国功臣窦融的曾孙女，她掌权后，大力提拔自己的亲属，任命哥哥窦宪为侍中，弟弟窦笃、窦景等也都身居要职，窦氏家族一时权倾朝野。
窦宪这个人，虽然有一定的才能，但性格专横跋扈，目无法纪。
他因为嫉妒齐殇王的儿子刘畅得到窦太后的赏识，竟然派人刺杀了刘畅。
事情败露后，窦太后大怒，将窦宪囚禁在宫中，准备治他的罪。
窦宪害怕被杀，于是请求率军北征匈奴，以军功赎罪。
当时，匈奴分为南北两部，南匈奴亲汉，北匈奴反汉，经常侵扰汉朝边境。
南匈奴请求汉朝出兵讨伐北匈奴，朝廷正有此意。
窦太后考虑到窦宪是自己的哥哥，又确实有一定的军事才能，于是同意了他的请求，任命他为车骑将军，率领大军北征匈奴。
这一年，班固正在家为母亲守丧。
得知窦宪率军北征匈奴的消息后，班固的心中涌起一股强烈的冲动。
他虽然是个文人，但班家世代有与边疆事务打交道的传统，他的祖先班壹曾在边疆畜牧，父亲班彪也曾关注边疆问题，弟弟班超更是在西域立下了赫赫战功。
而且，班固当时已经五十六岁了，他知道自己如果错过这次机会，恐怕再也没有机会实现自己的军事抱负了。
于是，班固决定投附窦宪，加入北征匈奴的大军。
有人劝他：“窦宪专横跋扈，声名狼藉，你投奔他，恐怕会惹祸上身。你现在已经是着名的史学家、文学家，功成名就，何必冒这个险？”
班固说：“我一生潜心修史，虽然着有《汉书》，但未能为国家立下军功，心中总有遗憾。如今国家有难，正是我为国效力的时候。窦宪虽然有缺点，但他此次北征匈奴，是为国家建功，我相信他会重用有才能的人。”
于是，班固在守丧期满后，毅然前往窦宪的军营，请求加入北征大军。
窦宪早就听说过班固的大名，知道他学识渊博，才华出众，而且熟悉历史和边疆事务，非常高兴，当即任命班固为中护军，参预谋议——这是一个重要的军事参谋职位，负责协助窦宪制定作战计划、处理军政事务。
永元元年（公元89年），窦宪率领大军出征，班固随行。
这是班固第一次离开书斋，踏上边疆的土地。
他看到茫茫草原一望无际，大漠风沙漫天飞舞，心中感慨万千。
他虽然没有上过战场，但凭借自己的历史知识和参谋才能，为窦宪提出了许多宝贵的建议。
在班固的协助下，窦宪制定了周密的作战计划。
大军兵分几路，向北匈奴发起进攻。
汉军士气高昂，作战勇猛，北匈奴军队节节败退。
在稽落山（今蒙古国额布根山）一战中，汉军大败北匈奴主力，斩首一万三千级，俘获马、牛、羊、骆驼等牲畜百余万头，招降北匈奴部落二十余万人。
稽落山之战后，窦宪、耿秉等将领率领大军继续北进，深入沙漠三千多里，一直打到燕然山（今蒙古国杭爱山）。
燕然山是北匈奴的腹地，汉军在这里举行了盛大的庆祝仪式。
窦宪为了纪念这次大捷，命令班固撰写铭文，刻在燕然山上，以彰显大汉的威德。
班固欣然领命，挥笔写下了着名的《封燕然山铭》。
这篇铭文气势恢宏，言辞激昂，既歌颂了汉军的赫赫战功，也表达了大汉王朝维护边疆安定、促进民族融合的决心。铭文写道：“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！”
意思是说，强大的王师征伐遥远的边疆，剿灭凶暴的敌人，跨越遥远的地界，在燕然山刻石封神，彰显帝王的功德，流传万世！
《封燕然山铭》刻石立碑后，成为中国历史上的一段佳话。
“燕然勒功”也成为后世将士追求的最高荣誉之一。
班固凭借这篇铭文，不仅实现了自己的军功抱负，还再次展现了自己高超的文学才华。
这次北征匈奴，让班固的人生达到了顶峰——他既是着书立说的史学巨匠，又是战功赫赫的军事参谋，可谓“文武双全”。
永元二年（公元90年），北匈奴单于遣使请求向汉称臣，入京朝见天子。
窦宪上表朝廷，派班固以中郎将的身份和司马梁讽前往迎接北匈奴使者。
班固一行人历经千辛万苦，到达私渠海（今蒙古人民共和国西南）时，却听说北匈奴发生内乱，单于被人杀害。
班固只好带领随从人员返回。
虽然这次出使没有完成任务，但班固深入边疆，了解了更多的边疆情况和民族风情，为他后来编撰