面对如此局势，李广利只好举手投降。听说悍将投降了，狐鹿姑单于很是高兴，不仅没有杀死他们，反而对李广利加官进爵，甚至将自己的女儿嫁给他，用以拉近两方之间的关系。一时间，李广利风光无两，招惹旁人的红眼。
对于李广利升官一事，卫律很是妒忌，认为是李广利抢占了自己的风头，必定要除之后患。因此，在狐鹿姑单于的母亲生病后，卫律大做文章，加害于李广利，先是贿赂了一个巫师，让其陷害李广利，说是因为狐鹿姑单于留下李广利这一中原人，而此人本该拿来祭神，结果却不仅没死，反而在匈奴里活得逍遥自在，以至于惹恼了神明，因此狐鹿姑单于的母亲才会患下重病。
听了这话，狐鹿姑单于深信不疑，立刻将李广利送上了黄泉路。李广利怎么也没想到，自己最终竟落得如此下场，悲壮不已。在临死前，他向天大喊：我死必灭匈奴！
李广利死后，匈奴地区数月飘雪，家畜难养活，民间也是瘟疫横发，吓得单于为李广利建造祠堂，慰其亡灵。
