前221年秦灭其他六国后统一了中国主体部分，成为了中国历史上第一个统一的帝国，定都咸阳(今西安附近)。公元前222年秦国灭赵后置上谷郡，治所为沮阳(今河北省怀来县东南)。秦末政局大乱，边防不守，匈奴乃乘机南侵。汉高帝六年(公元前201年)匈奴围攻马邑(今山西雁北地区的朔县)，韩王信以马邑降于匈奴，汉高帝自击匈奴也败于平城(今大同)附近的白登。其时句注塞(今雁门关)以北并不完全在汉朝的控制之下，句注塞实际上是汉、匈的分界，是汉防匈奴的北塞。
　　在白登之困的前一年，汉平臧荼而得燕国，封卢绾为燕王，仍都蓟城。匈奴在侵入雁门、代郡的同时也侵入了上谷郡(东部即今延庆县)，居庸塞在上谷，受侵之时当然就成了燕国防御匈奴的西塞。
　　高帝十二年，卢绾以私通匈奴事发而谋反，汉朝初以樊哙为将，后又以周勃代哙为将而讨燕，汉军的进军路线是先攻下蓟城，及西进而屠军部(上谷郡、军都，故址在今昌平县南的土城子)，出居庸塞，败卢绾军于上兰(应在居庸塞至沮阳之间，地点不明)，再败卢绾军于沮阳(今官厅水库南岸大古城)，向北一直追击到燕长城下，卢绾逃入匈奴，周勃乃平定了上谷郡十二县。从卢绾兵败出居庸塞退向沮阳、最后北亡入匈奴这件事看，汉初的上谷与燕国之间关系密切，两地区互为堂奥，而居庸塞则通联于其间。
　　汉定上谷十二县，设上谷郡，郡治选在沮阳。沮阳位扼居庸塞与漯水峡谷(今永定河峡谷)，又控漯水与清夷水(今延庆县妫水河)的汇合口，形势冲要，地理位置选择得很好。那时在居庸峡谷以南的军都与昌平二县属于上谷郡，即是说，现在的昌平地区在当时乃是上谷郡的一部分，而不是燕国（后改广阳国）的一部分，这表明汉朝是把整条峡谷置于上谷郡的管辖之下。《汉书·地理志》记，“居庸(县)有关”(建年不详)，而在军都县下却不记有关，足证那时居庸峡谷中只有一个关即居庸关。

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