当时李陵只是战败被擒，并没有投降，但边关急报却说李陵战败投降了匈奴。汉武帝一听，大为震怒，其他大臣也纷纷大骂李陵。这时，太史令司马迁站出来为李陵鸣不平，说李陵乃是忠义之人，作战时常常舍生忘死，不可能是贪生怕死的投降之人。汉武帝正在气头上，对于司马迁的话，他半句也没听进去。司马迁再三进言，非但没有改变汉武帝的想法，反而使自己被处以宫刑，后来司马迁就再也没有帮李陵说话，而是专心撰写他的《史记》。
边关急报说李陵投降了匈奴，那确实是谎报。真相是这样：李陵兵败被擒，并没有投降匈奴，只是被囚禁起来，而这一囚禁就是好几年。期间，汉武帝还派卫青帐下的将领公孙敖带兵前去匈奴探听李陵的下落，顺便把他带回来。可公孙敖去匈奴后，并没有发现李陵，如果就这样回去，肯定会被汉武帝责罚，所以公孙敖就向汉武帝撒了一个谎，说李陵正在帮助匈奴操练兵马，随时准备攻打西汉王朝。汉武帝信了公孙敖的话，大发雷霆，当即下令将李陵的母亲和妻子斩首。
其实，当时的确有一个西汉将领在帮匈奴练兵，但不是李陵，而是李绪。李绪，曾为西汉都尉，后投降匈奴。至于公孙敖为什么要张冠李戴，把李续说成是李陵，后世的许多历史学家都认为那是公孙敖故意为之，因为公孙敖是卫青的亲信，而李广在世时，曾遭到卫青的打压，李广自尽，就跟卫青有间接的关系。这样一来，公孙敖张冠李戴，陷害李陵，也就说得过去了。
据史料记载，出使匈奴的苏武曾与李陵见过面，在交谈中，李陵告诉苏武，他当时是想通过诈降去劫持单于，并非真的投降。不过，后来李陵听说自己一家都被汉武帝所杀，他顿时心灰意冷，不愿再回故国。一直到60岁，李陵老死在匈奴。
