天漢二年(前99年)秋，漢武帝遣貳師將軍李廣利帶騎兵三萬攻打匈奴浚稽山之戰，想派李陵為李廣利軍監護輜重。李陵堅決辭謝，表示願率所部直搗單于主力。武帝應允。李陵率五千名弓箭手從居延北出發，不久匈奴單于以三萬騎兵圍困李陵軍於兩山之間。漢軍以輜重車為營，佈陣於營外，前列士兵持戟盾，後列士兵持弓箭。千弩急射，殺數千人。兩軍一日戰數十次，匈奴不利慾退兵。時漢軍軍侯管敢被校尉侮辱，氣憤之下投降匈奴，說："陵軍無後救，射矢且盡，獨將軍麾下及成安侯校各八百人為前行，以黃與白為幟，當使精騎射之即破矣。"(《漢書.李廣蘇建傳》)
單于大喜，於是便派騎兵合攻漢軍，並大聲疾呼："李陵、韓延年趣降！"李陵以步兵與匈奴騎兵抗衡，孤軍苦戰，終因李廣利救援接應，全軍覆沒。李陵戰敗後，武帝召見了李陵的妻母，後聽說李陵投降，大怒而責，陳步樂自殺，群臣皆言李陵有罪（除了司馬遷力諫李陵大量殺敵，雖降意欲報於漢，招來宮刑之禍）。
匈奴單于得到李陵後，因李家世代為將的聲望，以及與之交戰時李陵英勇的表現，對他非常佩服。把自己的女兒嫁給了李陵，並加似重用，封為右校王。李陵在匈奴一年有餘，武帝派因杅將軍公孫敖率兵入匈奴，無功而還，說："捕得生口，言李陵教單于為兵以備漢軍，故臣無所得。"(《漢書.李廣蘇建傳》)武帝聞後，將李陵母弟妻子全部誅殺。隴西士大夫都以李氏為愧。李氏的名聲由此敗落了。將軍百戰身名裂，後人忠姦辨李陵！
蘇武，西元前100年，匈奴政權新單于即位，漢武帝為了表示友好，派遣蘇武率領一百多人，帶了許多財物，出使匈奴，副手張勝和隨員常惠。不料，就在蘇武完成了出使任務，準備返回自己的國家時，匈奴上層發生了內亂，與副使張勝勾結欲射死單于親信大臣衛律，蘇武一行受到牽連，被扣留下來，要求歸降。蘇武引佩刀自刺："屈節辱命，雖生，何面目以歸漢！"氣絕後被救下，後痊癒。
衛律本是漢使，降於匈奴，對蘇武百般誘降，被大罵而歸。於是單于更想招降，將蘇武幽禁於大地窖中，斷絕飲食。天下雨雪，蘇武躺著，嚙雪和吞衣服上的氈毛，數日不死。匈奴以為神，便將蘇武放逐到北海無人煙處（貝加爾湖），於是便有了蘇武牧羊十九年的故事--歷盡難中難，大節不稍虧，終教匈奴心驚膽碎，拱服漢德威！
《資治通鑒》（宋神宗：鑒於往事，有資於治道）記載：李陵投降匈奴後，不敢求見蘇武。蘇武在漢朝時，與李陵同為侍中。過了很長時間，單于派李陵來到北海邊，置酒設樂。此時，蘇武的兩個兄弟已因罪自殺，太夫人已去世，夫人已改嫁，兒女（二女一男）生死不得而知。李陵勸降說，"陵始降時，忽忽如狂，自痛負漢"，老母連累被拘。但是漢武帝年事已高，法令無常，大臣無罪而被滿門抄斬的達數十家。"安危不可知，子卿（蘇武）尚復為誰乎！"武曰："武父子無功德，皆為陛下所成就，位列將，爵通侯，兄弟親近，常願肝腦塗地。今得殺身自效，雖斧鉞、湯鑊，誠甘樂之！臣事君，猶子事父也;子為父死，無所恨。願勿復再言！"連飲數日，武"請畢今日之歡，效死於前！"李陵喟然嘆曰："嗟乎，義士！陵與衛律之罪上通於天！"於是淚濕衣衫，告別而去。賜牛羊數十頭。
一直到了西元前８５年，匈奴的單于死了，匈奴發生內亂，分成了三個國家。新單于沒有力量再跟漢朝打仗，又打發使者來求和。那時候，漢武帝已死去，他的兒子漢昭帝即位。漢昭帝派使者到匈奴去，要單于放回蘇武，匈奴謊說蘇武已經死了。使者信以為真。第二次，漢使者又到匈奴去，蘇武的隨從常惠還在匈奴，暗中面見漢使者，教使者說："漢天子上在御花園射下一隻大雁，雁腳上拴著一條綢子，上面寫著蘇武在某湖澤之地。"單于大驚，於是放回蘇武。
李陵擺設酒筵祝賀："今足下還歸，揚名於匈奴，功顯於漢室。"陵雖然愚笨怯懦，假如當年漢朝能赦免我的罪過，保全我的老母，使我能夠"奮大辱之積志"，也許會有春秋時期曹劌於柯盟劫持齊桓公那樣的壯舉，這是我當時唸唸不忘的志向。將我滿門抄斬，受當世最殘酷的殺戮，我還能再顧念什麼呢！一切都已經過去，現在只是想讓你知道我的心罷了！李陵淚流滿面，便與蘇武訣別。
蘇武歸漢後，曾寫信給李陵，招他歸漢。李陵回書蘇武，就是《李陵答蘇武書》，但歷來有人認為《答蘇武書》是後人偽作。
唐太宗李世民說過：以人為鏡，可以明得失；以史為鏡，可以和興替。蘇武的正直堅忍感天動地，而李陵的妥協背叛遺恨萬年！
