公孙敖初以骑郎身份侍奉汉武帝。元光六年(前129年)，与骁骑将军李广等各率一万骑兵，出击匈奴，损失七千骑兵。本当斩首，后缴纳赎金，废为庶人。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，歼灭匈奴三万余人。太始元年(前96年)，公孙敖因其妻涉巫蛊案受到牵连，腰斩而死，全家被灭。

援救卫青

公孙敖是北地郡义渠县人，最初以骑郎的身份侍奉汉武帝刘彻。公孙敖与汉武帝宠妃卫子夫的弟弟卫青关系很好，建元三年(前138年)，卫子夫怀有身孕，引起汉武帝皇后陈阿娇的嫉妒。陈阿娇的母亲馆陶大长公主刘嫖意图杀害正在建章宫当差的卫青。公孙敖听到消息后，率领壮士赶去救下卫青，使得卫青免遭一死。汉武帝从此重用公孙敖，公孙敖因而显贵。

出征匈奴

元光五年(前13年，《汉书·武帝纪》作元光六年，即前129年)，匈奴侵犯上谷郡，掠杀吏民，朝廷于是派遣时任太中大夫的公孙敖担任骑将军，与车骑将军卫青、轻车将军公孙贺、骁骑将军李广各自率领一万骑兵，出击匈奴。公孙敖从代郡出兵，与匈奴交战，阵亡七千名骑兵，因此被判死罪，后缴纳赎金，免罪为民。

元朔五年(前124年)春天，公孙敖担任校尉(一作护军都尉)，跟随大将军卫青攻打匈奴，因战功受封合骑侯，食邑一千五百户。

元朔六年(前123年)，公孙敖担任中将军，随同大将军卫青两次从定襄出兵攻打匈奴，但未立战功。

元狩二年(前121年)夏天，公孙敖担任将军，与骠骑将军霍去病从北地郡(在今甘肃环县)出兵，攻打匈奴。汉军出塞后分兵前进，离开北地郡二千多里后，公孙敖在沙漠中迷路，霍去病孤军深入，越过居延海，抵达祁连山，歼灭匈奴三万多人。公孙敖因延误与霍去病约定的时间，再次判处死刑，公孙敖缴纳赎金后，废为平民。