汉武帝本以为李陵已经战死，后却得知李陵向匈奴投降了，因此十分愤怒，满朝文武百官原本是极力称赞李陵的勇猛，现如今也是纷纷附和汉武帝，指责李陵是千古罪人。
时任太史令的司马迁，一边安抚汉武帝，一边又极力为李陵辩护，告诉李陵平时孝顺父母，对朋友讲信义，常奋不顾身以殉国家之急，有国士的风范，并指出是贰师将军李广利没有尽责。
可此时汉武帝宠信李广利，司马迁的话也激怒了汉武帝，因此被处以了"腐刑"。
一年后，汉武帝冷静下来，认为自己错怪了李陵，并对李陵的残部进行了赏赐，还派出因杅将军公孙敖去匈奴接回李陵，结果公孙敖带给汉武帝的消息是："李陵正帮着单于练兵，好对付汉军。"
汉武帝再一次动怒，将李陵家处以了族刑，但李陵并没有帮助匈奴对付汉军，帮助单于练兵的是汉朝的塞外都尉李绪，李陵因此对汉王朝心灰意冷，并就留在了匈奴。
匈奴的单于本来就非常欣赏李陵，李陵留在匈奴后，单于就将自己的女儿嫁给了他，还把李陵立为了右校王，元平元年（前74年），李陵在匈奴病逝，数千年他的陵墓被俄罗斯人发现。
