派遣麾下部将陈步乐送回长安。
陈步乐见到汉武帝后，大夸李陵及其部下如何英勇奋战。
汉武帝很高兴，就提拔了陈步乐作官。
然而李陵并不知道，汉朝这次一同出征的另外几支军队，败的败，撤的撤，他们已经是一支孤军顶在前线作战了。
他们的动向已经被敌人掌握，很快浚稽山就被如波涛般汹涌而来的匈奴铁骑给重重包围了，连一只鸟都飞不出去。
单于将身临其境亲自指挥这场战役，而此战也是“惜字如金”的史书上明确记载的纯步兵对抗骑兵，而不落下风的经典战役。
李陵临危不惧，充分显出了训练有素的大将风范，并将步战弓弩战术发挥到了极致：
他不慌不忙，将装箭矢的大车环绕起来作为营寨，带领士兵营外列阵，前排的军士持戟、盾、后排的军士持弓弩。
单于见汉军只有五千人，便直接正面攻击大营，李陵部五千人全是李陵多年训练的射手，弓弩齐发，匈奴铁骑应弦而倒，单于见势不妙决定撤退，汉军乘胜追击，杀敌数千。
首战胜得惊人的漂亮！
单于大惊，看来小看了李陵，于是召集了八万多铁骑来围攻
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</ter>五千汉军步兵。
李陵军向南边打边撤，数日后到达一山谷中。
因为连续作战后，士兵多有受伤，李陵下令身上有三处受伤的躺在车上，两处受伤的驾车，一处受伤的拿兵器作战。
李陵又发现部队士气极其低下，调查以后发现原本装载箭矢的随军车辆中有士卒擅自携带的女子。
第二天再战匈奴，汉军又毙敌三千余人，随后引兵向东南沿着龙城旧道行军四五日，来到一片满是芦苇的大沼泽中。
匈奴人强攻无效，从上风口方向发动火攻，这一招非常致命，
李陵临危不乱，命令军士也放火，烧出隔离带以自救——这是这种情况下的唯一正确的求生办法。
转战一路南行至山下，单于在南山上观察，发现地势可用，于是派遣其子亲率骑兵攻击李陵。
李陵军在树林中步战，又杀死数千敌军，并且用连弩射退单于。
由于李陵军逐日南撤，已接近汉朝南面边塞，捉到的匈奴俘虏交代说单于担心伏兵，亲率八万精锐铁骑却拿不下五千汉朝步兵，屡被周围的人嘲笑，已开始萌生退意。
这时，李陵军还有四、五十里地就可以走出山谷。
匈奴单于急于在山地消灭这支军队，仗着兵多，攻势更加激烈，双方一日交战数十次，李陵军又杀敌二千余人。
匈奴单于出动所有精锐，亲自上阵，部下损伤惨重，还是啃不下这支五千人的汉军硬骨头，绝望之余，策划起退兵之事。
这时一个汉军军侯的叛变，却将几乎已经从绝路中逃生的李陵军团推向了绝境。