汉武帝后期，虽已北逐匈奴使其元气大伤，但威胁仍在，匈奴且缇侯单于刚继位，为缓兵而向汉朝示好，汉朝派使者苏武出使被扣押，汉武帝震怒，决定再次出兵攻打匈奴。
汉匈大战
北伐大军以贰师将军李广利为帅，让骑都尉李陵负责押送监督辎重粮草。李陵，是名将李广的长孙，善骑射，得军心，长期驻扎边境，曾单骑深入匈奴地三千里侦察敌情，汉朝为汗血宝马西征大宛时，他率领500骑兵护送李广利回师。武帝非常欣赏他，说他“有乃祖之风”。
这次出征武帝让李陵（25岁）负责后勤，李陵不愿意，说愿自领五千军从侧翼进攻匈奴，减轻大军的压力。武帝说，出动军队太多，我没有骑兵可给你。李陵说不用，我带五千弓步兵就可以。
北征
武帝嘉许李陵的壮志，便让他自己挑选五千军士，同时命令老将路博德届时接应李陵。路博德不愿意充当年轻将领的后应，上表推辞，借口李陵进军方向现在不宜出兵。武帝以为李陵临阵胆怯，串通路博德愚弄他，非常生气，令路博德留守边境，自己划定路线让李陵进军，侦察匈奴敌情后回报。
李陵不知变故，欣然率领五千步兵从居延出发，向北行进三十天，到浚稽山扎营。将所经过的山川地形绘制成图，派手下回朝禀报，武帝接报很开心。
匈奴
李陵在回师途中突然遭遇到单于主力，被匈奴三万多骑兵包围，且战且退，射杀了几千匈奴兵后。单于召集左右贤王八万骑兵前来合围李陵，李陵命士兵围车为营，边战边向东南方撤退，连战八天八夜，坚持到第八天，离汉朝边境只有一百多里，军中无箭可射，刀剑也砍坏了，便拆下车辕当武器与匈奴兵搏斗，恶战后突围无望，李陵便投降匈奴。
孤军深入
得知李陵投降消息，武帝怒不可遏，满朝文武大骂李陵，李陵的好友司马迁为他辩护，被处以宫刑。武帝怀念李陵，派人暗中前往匈奴打听消息劝李陵回来。所派之人不敢深入，探听到有一位李姓将军正在为匈奴练兵。便回报“李陵正为匈奴练兵”（其实是李绪）。
暮年汉武
接报后武帝暴怒欲狂，下旨夷灭李陵三族，老母妻小全部杀害。一天，武帝朝堂独坐冥想往事，忽然明白李陵事件是无救援所致，拍案大呼“老将（路博德）狡诈误我”！
将军百战声名裂
等到汉使苏武被匈奴囚禁在北海牧羊时，李陵前来与故人相会，苏武劝他回汉朝，李陵凄然说“老母已死，我无家可归了”。并为苏武歌舞一曲，唱道:“走过万里行程啊穿过了沙漠，为君王带兵啊奋战匈奴。归路断绝啊刀箭毁坏，兵士全部死亡啊我的名声已败坏。老母已死，虽想报恩何处归！”唱完泪下潸潸同苏武永别。
匈奴单于把公主嫁给李陵，任命他为右校王，掌管坚昆部落。坚昆部落元朝时译为“吉尔吉斯”。