与匈奴交战十余日后，眼见粮草即将告竭，李广利在无法取得决定性胜利的情况下，为了避免全军陷入困境，只能率领军队撤退。
除了李广利和路博德两路汉军，其余两路汉军的进展同样十分不顺。
公孙敖与李广利遇到了同样的问题，由于其麾下军队以步兵为主，在与左贤王的交战中完全处于被动。李广利尚且能够依靠兵力优势，与且鞮侯单于纠缠十余日而不至于战败，公孙敖的兵力却是不占任何优势，只是与左贤王相当，结果数场大战下来，公孙敖损兵折将十分严重，最终兵败被迫撤军。
至于游击将军韩说，由于其麾下三万军队皆为步兵，行军速度极慢，且鞮侯单于根本没有将其放在眼中，以至于他始终没有找到匈奴军队，最终无功而返。
此战，汉军由于战马不足，无法像早年那样，组织起大规模的骑兵军团，对匈奴发动长途奔袭，受步兵行军速度影响，军队行动较为迟缓，给了匈奴充分准备的时间，再加上迫于沿途的补给问题，不得不分兵多路进击，无法形成优势兵力，最终形成了对峙的局面，导致没有取得什么大的战果。
大军班师之后，得知战果的汉武帝大失所望，李广利、路博德因为斩获折损相当，尚且能够功过相抵；韩说因为未与匈奴遭遇，虽然无功，却也无过。四路大军之中，只有东路的公孙敖，由于损兵折将过多，遭到汉武帝的痛斥。
公孙敖遭到训斥后，担心会因战败被问罪的他，为了替自己脱罪，便对汉武帝谎称，“听俘虏讲，李陵在帮助单于练兵对付汉军，所以我们没能接到他。”直接将自己战败的责任归咎于李陵，毕竟李陵作为汉朝将领，对于汉军作战方式极为熟悉，如果他真的背叛了汉朝，那么自己的战败也就说得过去了。
正所谓“期望越大，失望越大”，对于自己从小看着长大的李陵，汉武帝的期望极大，当初以为其战败身死，汉武帝感到十分悲伤，还准备宽慰他的家人，即便后来得知他是投降了匈奴，心中也没有过多的责备，更没有因此牵连他的家人。后来，在得知李陵是因为力战不敌被迫投降后，汉武帝更是派人慰问其残部，甚至在出兵匈奴之前，还特意嘱咐公孙敖找机会将其接回。
这么多年来，汉武帝何曾对一个战败将领如此用心？如今得知李陵竟然真心归附匈奴，还帮着匈奴人练兵对付汉朝军队，导致此次出战损兵折将、无功而返，汉武帝岂能不恼。
盛怒之下，汉武帝下令将李陵全家处以族刑，其母亲、兄弟和妻子全部被牵连诛杀。消息传开之后，陇西一带士人更是以李陵不能死节而累及家族为耻。
由于公孙敖的诬告，不仅李陵的家人遭到牵连被杀，就连此前替李陵求情的司马迁也遭受牵连，被以“欲沮贰师，为陵游说”定为诬罔之罪，诬罔之罪属于大不敬之罪，按律应当处斩。
司马迁是左冯翊夏阳（今陕西韩城市）人，幼年时在父亲司马谈指导下读书识字，十岁便能熟读《尚书》《左传》《国语》《系本》等书。后其父担任太史令，司马迁留在老家耕读放牧，年纪稍长后，又根据父亲的指示学游天下，后回京担任郎中。
汉武帝元封元年（前110年）春，汉武帝于东巡渤海返回途中，在泰山举行封禅大典，司马谈虽然参与了封禅礼仪的制定，但却因病滞留周南，因未能亲自参与而深感遗憾，并因此导致病情加重。
弥留之际，司马谈嘱咐司马迁，说司马家祖上曾在上古虞舜、夏禹时主管天文工作，周朝时又担任太史，长期从事着记录史料的工作，因此自己一直以来都致力于撰写一部通史，并为此整理了大量资料，可惜没有时间完成了，希望司马迁能够继承自己的遗愿，完成史书的撰写工作。
多年来，司马迁一直秉承父亲遗志，多方收集资料撰写史料，一心想要完成史书的撰写工作。如今面对死刑，司马迁并未因为生死感到恐惧，反而担心书未写成，辜负了父亲的一番期望，更担心书未成、名未立，自己这一死如九牛亡一毛，与蝼蚁之死无异。
绝望之中，司马迁想到了大量古人先贤，以周文王拘于囚室而推演《周易》，孔仲尼困厄之时着作《春秋》，屈原遭受放逐才赋有《离骚》，左丘明失明乃有《国语》，孙膑遭膑脚之刑后修兵法，吕不韦被贬蜀地才有《吕氏春秋》传世，韩非被囚秦国而作《说难》和《孤愤》《诗》三百篇等人的故事激励自己。
最终，为了完成未竟的事业，司马迁毅然决定了以腐刑赎身死。此后，在坚忍与屈辱中，司马迁继续坚持创作，这才有了史学巨着《史记》的诞生。
远在匈奴的李陵，得知了家人被处死的消息后，万分悲伤，原本被迫投降匈奴的他，还曾一心想要回到汉朝，如今却算是彻底死心了。
后来，有汉朝使者来到匈奴，李陵质问使者，“我为汉朝领步卒五千横扫匈奴，因无救援而败，有什么对不起汉朝而要杀我全家？”
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