窦宪命副校尉阎盘、司马耿夔等一万精兵，与北单于在稽落山(今蒙古境内杭爱山)大战一场，北单于落荒而逃。窦宪乘胜追击，一直追到私渠比鞮海(乌布苏湖)。这一战一共斩杀将士一万三千多人，俘获马、牛、羊、驼百余万头，前后共二十多万人宣布投降。
因北单于已逃到远处，窦宪一面派司马吴汜、梁讽携带金帛追寻北单于，企图招降他；一面班师回国，驻扎五原。当时，北匈奴人心离散，吴汜、梁讽所到之处，宣明国威，前后有万余人归降。在北海西北的西海，梁讽追上了北单于，劝说他仿效当年呼韩邪单于归汉的先例，以求保国安人。北单于喜悦，率领他的部下与梁讽一起回到私渠海，听说汉王朝大军已入塞，就派他的弟弟右温禺疑王随梁讽到洛阳，向汉朝廷进贡，并留侍汉和帝。
永元元年（89年）九月，和帝命中郎将持节到五原任命窦宪为大将军，并封其爵为武阳侯，食邑两万户。窦宪坚决辞去封爵。不过过去大将军的官位在三公之下，按太尉标准设置官属。此时，窦宪权震朝廷，公卿们迎和旨意，奏请朝廷，使窦宪位在三公之上，太傅之下。窦宪的大将军一职，权倾朝野。
窦宪率军回京师，朝廷大开仓府，犒劳赏赐将士，随窦宪出征的各郡二千石长官的子弟，都升任太子舍人。窦氏一族其他几个兄弟也都被封侯，窦笃为卫尉，窦景、窦瑰都任侍中、奉车、驸马都尉。兄弟几个升官加爵后就开始大修宅第，争竞豪奢。