然而，在接下来的突围过程中，由于箭矢不足，汉军在匈奴铁骑反复冲击下伤亡惨重，渐趋崩溃，不得不放弃继续退却，在小坡上固守。
李陵仰天长叹，说："只要每个士卒能再得数十支箭，必定足够脱困。"
的确，李陵他们所处的位置离居延不过百里，如果箭矢足够，说不定真能逃回居延。
最终，李陵军未能逃出生天，在士卒殆尽的情况下，李陵大呼一声："无面目报陛下！"投降了匈奴。
对于李陵指挥的这一战，太史公的评价是很高的。他说："李陵提步卒不满五千，深践戎马之地，足历王庭，垂饵虎口，横挑强胡，与敌连战十余日，所杀过当，虏单于震怖莫名，不得不征召左右贤王，尽集引弓之民，以一国之力围攻。李陵转斗千里，矢尽道穷，救兵不至，仍张空弮，冒白刃，虽古名将不过也。"
但不管如何，李陵终究是败了。败的原因很明显，就是他自己说的--"只要每个士卒能再得数十支箭，必定足够脱困"，可惜，原本用来运载箭矢的车辆却装载了女子，在长途奔袭的征战中不忘男女之欢，这就注定了这支军队必遭覆灭的命运。
