李陵后官拜骑都尉，在酒泉、张掖带弓手五千。
几年后，李广利再次出征，李陵为辅。李广利主力伤亡极大，而作为辅助的李陵，堪称完美的开场和过程，最后却以悲剧结尾。
单于以八万骑兵围攻李陵五千步弓手，李陵且战且退，伤亡过半，却也杀伤匈奴万余人。退至汉朝边界，单于已经萌生退念，毕竟靠近汉朝主场，单于生怕又是一次马邑之谋，然而奉命接应的路博德部队并没有到达。在弹尽粮绝之际，李陵部队出了叛徒，把实际情况告诉了单于，于是单于一鼓作气歼灭了李陵部队，李陵被俘投降，五千步弓手最后逃出去的不到五百人。
单于因此战对李陵刮目相看，封爵嫁女。而李陵在匈奴，不曾设一谋练一卒。若干年后，公孙敖出征兵败，也不知是情报错误还是故意为之，回复汉武帝，李陵在匈奴操练士卒对付汉朝。于是汉武夷李陵全族，李陵听闻后冤屈不已，为匈奴操练兵马叛汉的是李绪，不是他李陵。李陵连夜派人刺杀了李绪，也为此被单于安排在大漠躲藏了数年。
