多事之秋，這場討伐匈奴的戰爭，一開始就是厄運連連。

先說李廣利的貳師軍，先是在天山與匈奴的右賢王打了一場激烈的遭遇戰，漢軍原本大獲全勝，而李廣利在擊退匈奴後，又無意繼續往漠北追擊，打算帶著初步的勝利回朝領賞。沒想到，就在班師凱旋之時，遭遇集結而來的匈奴援軍從後面追擊，完全沒有防備的漢軍全面崩潰，若不是趙充國這名勇將盡力突圍，李廣利恐怕逃不出匈奴的包圍。

而李陵這邊的狀況也不是很好，步兵的前進速度很慢，而應為他後援的路博德，卻在部隊剛剛開拔之時，就遣人回去密報皇上說：「現在是秋天，匈奴正是馬肥兵強的時刻，與他正面衝突恐怕占不了便宜，臣願意與李陵等到春天，一起率領酒泉、張掖的騎兵各五千人東西夾擊浚稽山，必然可以生擒單于！」

皇上很不高興，認為是李陵改變初衷，疑懼畏戰，所以叫路博德上書建議延後發兵。於是他下詔書給路博德說：「當初朕要派給李陵戰馬，他卻說他要以寡擊眾！況且匈奴的大軍在西河，你現在急速率兵開赴該地，擋住鈎營之道。」等於是悍然拒絕了路博德的要求。

然後皇上又下詔書給李陵，措詞強烈，甚至規定了路線：「朕命你九月一定得發兵，不得有所拖延；你必須從遮虜障這個軍事要塞出征，到東浚稽山以南之龍勒水上，在當地徘徊觀望敵情；直到未發現匈奴蹤跡，才能還師至受降城（內蒙古烏拉特中後旗東，陰山北面）休養士卒。」雖然這個「指示」有些奇怪，因為不僅未能接上原本路博德要進行後援的地方，而且浚稽山是匈奴重兵雲集之處，以李陵五千步兵這樣單薄的兵力，孤軍深入跋涉數千里，如遇上匈奴軍隊，恐怕難以力敵。

但是皇命如此，李陵決定不加辯解，率領五千步卒，就從居延進擊，向北走了一個月，一直到浚稽山才紮營，並將行軍所經之地的山川地形繪成地圖，派騎士陳步樂回長安獻給皇上。

陳步樂在獻圖時，趁機向皇上盛讚李陵的為人極佳，「像李將軍這樣愛護我們這些下屬，正是能使步卒為他賣命效死的好將領。」

皇上聽了十分高興，而那些只知道巴結逢迎的公卿大臣，當然也不會放過這個機會，趕緊向皇上舉杯敬賀：「皇上英明，果然是聖君，有知人之明！臣等何其有幸！社稷何其有幸！」

在朝中一片昇平之時，其實李陵此時已直接與匈奴面對面，大戰勢不能免、一觸即發。

哪知此時遭遇的是匈奴的三萬騎兵！這三萬騎兵包圍李陵的五千步卒，李陵的軍隊身處兩山之間的山谷，他下令所有的車輛佈置在軍營外當作屏障，李陵親自率領一些士卒在營外擺好陣勢，前行的人持戟盾、後行的人持弓努，一場以寡擊眾的慘烈戰事就此展開。

李陵說：「聽到鼓聲就前進，聽到敲鑼聲就停止！」匈奴軍隊見李陵的軍隊人數不多，就直直衝進山谷間的縫隙。李陵毫不畏懼，命令弓箭手千弩齊發，匈奴無不應聲而倒，根本攻不進來！匈奴急忙後逃，李陵卻絲毫不放鬆，又進身殺掉了千餘人。

萬萬沒想到漢軍會這麼「悍」！匈奴單于節節敗退。李陵邊戰邊退，將匈奴往南引，並回到山谷之中，清點一下受傷的士兵，由於已經有不少人犧牲，李陵於是決定：「身上有三處傷口的，上車休息；有兩處傷口的，留在車上警戒；只有一處傷口的，還是得持兵器作戰。」

雖然處於極端艱險的情況，李陵的步卒們卻仍然士氣高昂，力挫敵軍，斬首三千餘匈奴的首級。接著，李陵率軍沿著龍城一線繼續南行，四、五天後，進入了沼澤地帶，周圍儘是蘆葦。尾隨而來的匈奴從山上縱火，企圖將漢軍全數燒死。結果，李陵命士兵事先將附近的蘆葦燒光，使火勢無法蔓延，匈奴的如意算盤沒有成功。

之後，漢軍行至山下，匈奴王單于在南面山上派其子率領騎兵，再一次攻擊已經疲憊不堪的漢軍。李陵身先士卒，帶兵與敵人拚搏廝殺於樹木之間，又殺敵數千，並用連弩射向單于，單于驚恐萬狀，下馬逃竄。

此時，漢軍從匈奴俘虜口中獲悉，當單于看到李陵率領的孤軍如此英勇善戰時，認爲是漢朝的精兵，恐怕沒辦法打贏；如果要繼續向南追擊下去的話，又怕會中了漢朝的伏兵之計，有些膽寒，想要停止追擊。但是，單于手下的將領們不同意，認為「現在漢軍正在山谷之間，要出谷的話，還有四、五十里的路程，應該繼續追擊才是」，建議「如果到達平地後，仍然不能將其消滅，那時再停止追擊也不算太遲」。

就在匈奴躊躇著該不該進攻之時，李陵的部隊得以有一段短暫的喘息時間。沒想到，李陵發現戰車上藏有女人。他很生氣，依據漢朝律令，女人是不能隨行在軍旅之中的。「為什麼有人甘冒違反軍令的大不韙，把女人藏匿在軍隊中，今天如果不全數剷除的話，我們的士氣何以能提振？」於是，他搜遍了每一輛車，把所有的女人搜出來，揮劍斬了她們。

沒想到，這個舉措得罪了原本就對李陵心有不服的副將管敢。管敢的動向，最後竟牽引了李陵的失敗。

起先，李陵的軍隊驍勇善戰，戮敵無數，鰲戰十多天來，殺了匈奴上萬兵力。匈奴探不出漢軍虛實，以為李陵有伏兵，在始終無法打贏的狀況下，原本要悄悄退走的，沒想到，管敢為了報復李陵，卻在此時降了匈奴，並且密報：「不要擔心，李陵根本就沒有後援了，他唯一的援軍就是韓延年的另一之側翼軍；而且他的弓箭也都射得差不多了，可以放心大膽地進攻！」

於是，匈奴增派八萬援軍前來應戰，並且大聲發出招降的聲音：「李陵、韓延年，投降吧！」匈奴的攻勢益發猛烈，將山谷團團圍住，四面八方射來的箭就如同下雨一般，李陵的步卒死傷越來越慘重，儘管已經到了這般境地，依然繼續堅持南行，一天之內，五十萬支箭矢全部用盡。

此時，李陵的部下尚有三千餘人，他命令士兵砍掉車輻當武器，軍官則手執短刀，準備戰鬥。由於車子已經拆下，所有的人都是以徒步前進。不久，進入狹谷地帶，匈奴以重兵擋住退路，又從山上向下投擲石塊，死傷的人越來越多，死屍幾乎把路都給堵住，已經無法繼續前行了。

入夜，李陵徘徊在陣壘之間，不今有些感慨：「如果再給我們每人十枝箭，就能支援到邊界了。」然而，他沒有箭。夜半，李陵下令擊鼓突圍，鼓已破裂，不能發聲。

李陵長嘆一聲，終究，他知道，再勇猛的軍隊、再精密的布陣，鬥不過命定的失敗。他憤怒地站起來，決定走出山谷，並喝令左右：「別跟來！我自己一個人去取單于的首級！」

過了很久，李陵回來，又是一聲長嘆：「罷了，別打了，這場戰鬥應該結束了。」

他殘餘的四百餘名士卒勸他：「將軍威震匈奴，只是天命不順罷了，何必失志？可以抄捷徑先退回漢地，待他日再一舉回攻；就算遁逃途中被匈奴所擒，只要將軍堅持不降，日後回到大漢，皇上還是會很禮遇的。」

李陵慘然一笑：「不必了，我如果今天不死，算得上是什麼勇士呢？」接著把之前所有的陣圖、旗幟，全數銷毀。「每個人各帶乾糧兩升，冰塊一片，找路脫逃吧。大家別打了，做鳥獸散吧！如果有人回到長安，請回報皇上，我們是奮戰到最後一刻才不得不停止的。」

夜半時分，李陵與韓延年騎上馬，有十幾名壯士跟著他們，而匈奴則派出數千名騎兵在後面追擊，眼看著敵兵的範圍越縮越小，李陵身上除了甲冑以外，並無其他兵器。最後，韓延年戰死，李陵則說了一聲：「我沒有臉見皇上了！」黯然被俘。