大军出发，分成六路纵队，长途奔袭，历经千辛万苦，进入康居王国东部的国界后，收买了王国的贵族。然后直接挺进到距单于城三里外的地方扎营，构筑阵地。
城上匈奴守军还向汉军嚣张地挑衅道："来打吧！"
甘延寿、陈汤下令总攻，用干柴纵火，火烧王宫。经过激烈的战斗后，郅支单于身受重伤而死，匈奴军被全部歼灭。
陈汤、甘延寿二人得胜而归，将郅支单于的人头送到长安。甘延寿、陈汤上书说："郅支单于对百姓残忍狠毒、罪恶滔天，应该把郅支单于的头悬挂在长安槁街蛮夷馆舍之间，以昭示万里，胆敢冒犯强大汉朝的，距离虽远也必诛杀！"
