趙充國字翁孫，隴西上邽人也，後徙金城鄰居。始為騎士，以六郡良家子善騎射補羽林。為人沉勇有大略，少好將帥之節，而學兵法，通知四夷事。
武帝時，以假司馬從貳師將軍擊匈奴，大為虜所圍。漢軍乏食數日，死傷者多，充國乃與壯士百餘人潰圍陷陳，貳師引兵隨之，遂得解。身被二十餘創，貳師奏狀，詔征充國詣行在所。武帝親見視其創，嗟嘆之，拜為中郎，遷連騎將軍長史。
昭帝時，武都氐人反，充國以大將軍、護軍都尉將兵擊定之，遷中郎將，將屯上谷，還為水衡都尉。擊匈奴，獲西祁王，擢為後將軍，兼水衡如故。
與大將軍霍光定冊尊立宣帝，封營平侯。本始中，為蒲類將軍征匈奴，斬虜數百級，還為後將軍、少府。匈奴大發十餘萬騎，南旁塞，至符奚廬山，欲入為寇。亡者題除渠堂降漢言之，遣充國將四萬騎屯緣邊九郡。單于聞之，引去。
是時，光祿大夫義渠安國使行諸羌，先零豪言願時渡湟水北，逐民所不田處畜牧。安國以聞。充國劾安國奉使不敬。是後，羌人旁緣前言，抵冒渡湟水，郡縣不能禁。元康三年，先零遂與諸羌種豪二百餘人解仇交質盟詛。上聞之，以問充國，對曰：“羌人所以易制者，以其種自有豪，數相攻擊，勢不一也。往三十餘歲，西羌反時，亦先解仇契約攻令居，與漢相距，五六年乃定。至征和五年，先零豪封煎等通使匈奴，匈奴使人至小月氏，傳告諸羌曰：‘漢貳師將軍眾十餘萬人降匈奴。羌人為漢事苦。張掖、酒泉本我地，地肥美，可共擊居之。’以此觀匈奴欲與羌合，非一世也。間者匈奴困於西方，聞烏桓來保塞，恐兵復從東方起，數使使尉黎、危須諸國，設以子女貂裘，欲沮解之。其計不合。疑匈奴更遣使至羌中，道從沙陰地，出鹽澤，過長坑，入窮水塞，南抵屬國，與先零相直。臣恐羌變未止此，且復結聯他種，宜及未然為之備。”後月余，羌侯狼何果遣使至匈奴借兵，欲擊善阝善、敦煌以絕漢道。充國以為：“狼何，小月氏種，在陽光西南，勢不能獨造此計，疑匈奴使已至羌中，先零、罕、開乃解仇作約。到秋馬肥，變必起矣。宜遣使者行邊兵豫為備，敕視諸羌，毋令解仇，以發覺其謀。”於是兩府復白遣義渠安國行視諸羌，分別善惡。安國至，召先零諸豪三十餘人，以尤桀黠，皆斬之。縱兵擊其種人，斬首千餘級。於是諸降羌及歸義羌侯楊玉等恐怒，亡所信鄉，遂劫略小種，背畔犯塞，攻城邑，殺長吏。安國以騎都尉將騎三千屯備羌，至浩亹，為虜所擊，失亡車重兵器甚眾。安國引還，至令居，以聞。是歲，神爵元年春也。
時，充國年七十餘，上老之，使御史大夫丙吉問誰可將者，充國對曰：“亡逾於老臣者矣。”上遣問焉，曰：“將軍度羌虜何如，當用幾人？”充國曰：“百聞不如一見。兵難逾度，臣願馳至金城，圖上方略。然羌戎小夷，逆天背畔，滅亡不久，願陛下以屬老臣，勿以為憂。”上笑曰：“諾。”
充國至金城，須兵滿萬騎，欲渡河，恐為虜所遮，即夜遣三校銜枚先渡，渡輒營陳，會明，畢，遂以次盡渡。虜數十百騎來，出入軍傍。充國曰：“吾士馬新倦，不可馳逐。此皆驍騎難制，又恐其為誘兵也。擊虜以殄滅為期，小利不足貪。”令軍勿擊。遣騎候四望狹中，亡虜。夜引兵上至落都，召諸校司馬，謂曰：“吾知羌虜不能為兵矣。使虜發數千人守杜四望狹中，兵豈得入哉！”充國常以遠斥候為務，行必為戰務，止必堅營壁，尤能持重，愛士卒，先計而後戰。遂西至西部都尉府，日饗軍士，士皆欲為用。虜數挑戰，充國堅守。捕得生口，言羌豪相數責曰：“語汝亡反，今天子遣趙將軍來，年八九十矣，善為兵。今請欲一斗而死，可得邪！”
充國子右曹中郎將卬，將期門佽飛、羽林孤兒、胡越騎為支兵，至令居，虜並出絕轉道，卬以聞。有詔將八校尉與驍騎都尉、金城太守合疏捕山間虜，通轉道津渡。
初，罕、開豪靡當兒使弟雕庫來告都尉曰先零欲反，後數日果反。雕庫種人頗在先零中，都尉即留雕庫為質。充國以為亡罪，乃遣歸告種豪：“大兵誅有罪者，明白自別，毋取並滅。天子告諸羌人，犯法者能相捕斬，除罪。斬大豪有罪者一人，賜錢四十萬，中豪十五萬，下豪二萬，大男三千，女子及老小千錢，又以其所捕妻子財物盡與之。”充國計欲以威信招降罕、開及劫略者，解散虜謀，徼極乃擊之。