当远征军抵达阗池西岸时，遭遇康居国一位叫抱阗的副王劫掠乌孙回程，意外发现远征军，便率军截击辎重，陈汤马上回援，击溃敌军，保住辎重同时解救了被康居军掠夺的百姓四百七十人，并夺了其抢掠来的牛羊，陈汤将乌孙百姓遣归，留牛马充军用。进入康居国后，陈汤严令军队不得扰民。
得益于郅支单于在康居国的倒行逆施，康居国人争为向导，陈汤兵不血刃的穿过康居国的东部，直扑单于城，军队行进至距单于城六十里处，陈汤令众军停下休整并展开武力搜查，很巧的是，抓住了一个熟悉单于城的男子，而且非常乐意的给陈汤介绍了他所知的关于单于城的防务情况。
第二天，陈汤又率军挺进三十里，距单于城三十里处扎营，并遣使劝降，（实际上不是这么简单，中间双方有各种扯皮，只是我码到这的时候手已经抽筋了两次，现在又有些发麻了，而且兴致也差不多了，只好一切从简，简单介绍一下，包括下面的战斗也一样，各位要是有兴趣的话可以去找《汉书·陈汤传》看）。事情果如陈汤出兵前所料，郅支单于欲逃无路，又因杀害谷吉之事更不敢降，只得据城死守。
次日，郅支单于果然没有出降，甘、陈即命军队挺近距单于城三里处筑造防御工事，并观察城防，单于城有里外三重城墙，除内城墙外皆为重木交叠而成。
期间相互各种挑衅秀肌肉略过不表，（其实这里还有一个很有意思的细节，观点由牛津大学的一位学者提出来的，分析的也颇为合理，只是没找到直接证据，倒是有些零碎的发现虽然有点价值但还不够分量，中外史学家花了八十年了，到现在还没争论出来，同样略过不表）甘延寿和陈汤先遣弓弩手把城外挑衅秀肌肉的匈奴兵逼回城后，令各军各司其职，刀盾兵在前，护住弓弩手压制城上守军，众军各携草木，一旦逼进城墙即堆积草木放火烧城。
