天汉二年(前99年)秋，汉武帝遣贰师将军李广利带骑兵三万攻打匈奴浚稽山之战，想派李陵为李广利军监护辎重。李陵坚决辞谢，表示愿率所部直捣单于主力。武帝应允。李陵率五千名弓箭手从居延北出发，不久匈奴单于以三万骑兵围困李陵军于两山之间。汉军以辎重车为营，布阵于营外，前列士兵持戟盾，后列士兵持弓箭。千弩急射，杀数千人。两军一日战数十次，匈奴不利欲退兵。时汉军军侯管敢被校尉侮辱，气愤之下投降匈奴，说："陵军无后救，射矢且尽，独将军麾下及成安侯校各八百人为前行，以黄与白为帜，当使精骑射之即破矣。"(《汉书.李广苏建传》)
单于大喜，于是便派骑兵合攻汉军，并大声疾呼："李陵、韩延年趣降！"李陵以步兵与匈奴骑兵抗衡，孤军苦战，终因李广利救援接应，全军覆没。李陵战败后，武帝召见了李陵的妻母，后听说李陵投降，大怒而责，陈步乐自杀，群臣皆言李陵有罪（除了司马迁力谏李陵大量杀敌，虽降意欲报于汉，招来宫刑之祸）。
匈奴单于得到李陵后，因李家世代为将的声望，以及与之交战时李陵英勇的表现，对他非常佩服。把自己的女儿嫁给了李陵，并加似重用，封为右校王。李陵在匈奴一年有余，武帝派因杅将军公孙敖率兵入匈奴，无功而还，说："捕得生口，言李陵教单于为兵以备汉军，故臣无所得。"(《汉书.李广苏建传》)武帝闻后，将李陵母弟妻子全部诛杀。陇西士大夫都以李氏为愧。李氏的名声由此败落了。将军百战身名裂，后人忠奸辨李陵！
苏武，西元前100年，匈奴政权新单于即位，汉武帝为了表示友好，派遣苏武率领一百多人，带了许多财物，出使匈奴，副手张胜和随员常惠。不料，就在苏武完成了出使任务，准备返回自己的国家时，匈奴上层发生了内乱，与副使张胜勾结欲射死单于亲信大臣卫律，苏武一行受到牵连，被扣留下来，要求归降。苏武引佩刀自刺："屈节辱命，虽生，何面目以归汉！"气绝后被救下，后痊愈。
卫律本是汉使，降于匈奴，对苏武百般诱降，被大骂而归。于是单于更想招降，将苏武幽禁于大地窖中，断绝饮食。天下雨雪，苏武躺着，啮雪和吞衣服上的毡毛，数日不死。匈奴以为神，便将苏武放逐到北海无人烟处（贝加尔湖），于是便有了苏武牧羊十九年的故事--历尽难中难，大节不稍亏，终教匈奴心惊胆碎，拱服汉德威！
《资治通鉴》（宋神宗：鉴于往事，有资于治道）记载：李陵投降匈奴后，不敢求见苏武。苏武在汉朝时，与李陵同为侍中。过了很长时间，单于派李陵来到北海边，置酒设乐。此时，苏武的两个兄弟已因罪自杀，太夫人已去世，夫人已改嫁，儿女（二女一男）生死不得而知。李陵劝降说，"陵始降时，忽忽如狂，自痛负汉"，老母连累被拘。但是汉武帝年事已高，法令无常，大臣无罪而被满门抄斩的达数十家。"安危不可知，子卿（苏武）尚复为谁乎！"武曰："武父子无功德，皆为陛下所成就，位列将，爵通侯，兄弟亲近，常愿肝脑涂地。今得杀身自效，虽斧钺、汤镬，诚甘乐之！臣事君，犹子事父也;子为父死，无所恨。愿勿复再言！"连饮数日，武"请毕今日之欢，效死于前！"李陵喟然叹曰："嗟乎，义士！陵与卫律之罪上通于天！"于是泪湿衣衫，告别而去。赐牛羊数十头。
一直到了西元前８５年，匈奴的单于死了，匈奴发生内乱，分成了三个国家。新单于没有力量再跟汉朝打仗，又打发使者来求和。那时候，汉武帝已死去，他的儿子汉昭帝即位。汉昭帝派使者到匈奴去，要单于放回苏武，匈奴谎说苏武已经死了。使者信以为真。第二次，汉使者又到匈奴去，苏武的随从常惠还在匈奴，暗中面见汉使者，教使者说："汉天子上在御花园射下一只大雁，雁脚上拴着一条绸子，上面写着苏武在某湖泽之地。"单于大惊，于是放回苏武。
李陵摆设酒筵祝贺："今足下还归，扬名于匈奴，功显于汉室。"陵虽然愚笨怯懦，假如当年汉朝能赦免我的罪过，保全我的老母，使我能够"奋大辱之积志"，也许会有春秋时期曹刿于柯盟劫持齐桓公那样的壮举，这是我当时念念不忘的志向。将我满门抄斩，受当世最残酷的杀戮，我还能再顾念什么呢！一切都已经过去，现在只是想让你知道我的心罢了！李陵泪流满面，便与苏武诀别。
苏武归汉后，曾写信给李陵，招他归汉。李陵回书苏武，就是《李陵答苏武书》，但历来有人认为《答苏武书》是后人伪作。
唐太宗李世民说过：以人为镜，可以明得失；以史为镜，可以和兴替。苏武的正直坚忍感天动地，而李陵的妥协背叛遗恨万年！
