首先说匈奴的实力，在汉武帝看来，虽然此时距离“漠北之战”已经过去了近二十年，但他并不认为当初遭受重创的匈奴，已经恢复了一战之力。然而，汉武帝却少考虑了一点，匈奴这种游牧民族并不同于中原农耕文明，由于管理粗放、生产方式落后，他们恢复国力并不需要考虑经济发展和社会生产等因素，只要男丁人口恢复上来，便重新拥有了一战之力。漠北之战后，匈奴远迁漠北休养生息，历经近二十年，他们的人口早已恢复，虽说暂时尚且无力与汉朝正面进行大规模作战，但并不代表他们没有出兵作战的能力。

再来说汉军将领犯下的致命错误。可以说，正是由于李陵立功心切擅作主张，导致汉军原本的作战计划全部泡汤。

李陵率领五千步兵从居延出发之后，向北行进了近三十天，到达浚稽山扎营，然后将所经过的山川地形绘制成图，派手下骑兵陈步乐回朝禀报。汉武帝召见陈步乐后，询问前线情形，陈步乐表示李陵带兵有方、将士死力效命，汉武帝闻言十分高兴，甚至还任命陈步乐为郎官。

然而，李陵率兵抵达浚稽山后，却并未按照原定计划退回受降城。由于沿途没有遇到匈奴军队，一心想要立功封侯的他，在毫无斩获的情况下，竟然选择了滞留浚稽山寻找匈奴军队，真的准备实现对汉武帝的承诺“以少击多”。

且鞮侯单于得知有数千汉朝步兵进抵浚稽山后，一时间摸不准汉军目的何在，于是调集三万骑兵南下迎击汉军，即便如此仍不安心，担心汉军另有诡计的他，又命人传讯左贤王率领大军南下浚稽山会和。

且鞮侯单于率军抵达浚稽山一带后，派兵探查得知汉军的确只有数千步兵，而且周边并无汉军主力埋伏，且鞮侯单于这才放心率军对李陵发动了进攻。

李陵遭遇匈奴主力后，最初倒也没有慌张，他率兵驻扎于两山之间，以大车作为营垒，充分利用地形降低了四面接敌的风险。阵型布置完毕后，李陵领兵冲出营垒摆开队伍，前排持戟和盾，后排用弓和弩，命令手下士兵道，“听到击鼓就进攻，听到鸣金就收兵”。

李陵布阵的同时，匈奴大军也对李陵完成了合围，见到汉军人少，匈奴大军径直扑向汉军营垒。

李陵虽然兵少，但却都是常年跟随他，经其一手训练的精锐军队，纵使面对数倍于己的匈奴大军也能做到毫不慌张、沉着应对，随着李陵的一声将令，汉军顿时千弩齐发，匈奴兵应弦而倒，冲击队形因此乱作一团。李陵见状，立即率军猛攻，匈奴兵败后退往山上，李陵率军追击，杀匈奴兵数千。

就在此时，左贤王率领五万多骑兵赶到，原本因战败而大惊失色的且鞮侯单于这才定下心来，与左贤王合军一处，重新整顿兵马，然后命令八万多匈奴骑兵一起围攻李陵。

面对十余倍的匈奴大军，李陵知道纵使自己的军队再精锐，也根本不可能击败对方。于是不得不放弃坚守，率军向南且战且走。然而，此前李陵之所以能够顶住匈奴骑兵的进攻，依靠的便是地形优势和车阵，一旦离开了车阵，步兵根本不是骑兵的对手，可是即便如此，自知没有援军的李陵，也只能硬着头皮率军撤退，否则必然会被匈奴大军困死在原地。

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数日之后，由于迟迟无法摆脱匈奴骑兵的追击，李陵只得退入一个山谷中坚守。连日苦战，很多士卒带伤在身，李陵于是下令：凡是三处受伤者用车载，两处受伤者驾车，一创者坚持战斗。

李陵见军队士气低沉，便说道，“我军士气不如前，又鼓不起来，是何原因？莫非是军中有女人么？”

原来，军队出发时，有些被流放到边塞的关东盗贼妻女随军作了士兵们的妻子，大多藏匿在车中。李陵命人将她们搜出来用剑杀掉，一时间士兵们皆大受震撼。

第二天再战，李陵率军拼死作战，竟然又斩首匈奴三千多。趁着匈奴军队阵型散乱，李陵乘胜率领军队向东南方向突围，沿着故龙城道撤退，然而一连走了四五天，非但没能摆脱匈奴追兵，反而又被大片沼泽芦苇挡住了去路。

匈奴人见状，便在上风头纵火，想要将汉军烧死在芦苇荡中，李陵在将士们陷入慌乱之际，也令将士们放火烧出一块空地阻火，这才得以自救。汉军趁着大火浓烟，又退到了一座山下，单于则在南面山头上，命他儿子率骑兵向李陵发起攻击。

李陵的步兵在树林间与匈奴骑兵拼杀，又杀匈奴兵数千，并发连驽射向单于，单于下山退走。后李陵捕得俘虏，俘虏供出，“单于说：‘这是汉朝的精兵，久攻不能拿下，却日夜向南退走把我们引到塞边，会不会有伏兵呢？’而许多当户和君长都说：‘以单于亲率数万骑兵攻打汉朝几千人，却不能把他们消灭，那以后还如何再调兵遣将，也会使汉朝越发轻视匈奴。务必在山谷间再度猛攻，如今还有四五十里才到平地，即使不能破敌，返回也来得及。’”

李陵部下将士虽然勇猛善战，但由于连日来的作战，也基本到了极限。与此同时，匈奴由于死伤众多，且鞮侯单于认为继续打下去代价太大，也失去了继续作战的决心，当再一次交战又死伤两千余人后，眼见仍然无法取胜，且鞮侯单于便打算撤兵。

恰在此时，李陵军中有一个叫管敢的军侯，因被校尉凌辱而逃出投降了匈奴。他将李陵军中情形，详细告知了且鞮侯单于，“李陵军无后援，并且箭矢已尽，只有李陵将军麾下和成安侯韩延年手下各八百人排在阵式前列，分别以黄白二色作旗帜，派精兵射杀旗手即可破阵了。”

单于得到管敢的消息大喜，立即命骑兵合力攻打汉军，边打边喊，“李陵、韩延年快降！”

李陵处在山谷底，匈奴军在山坡上从四面射箭，矢如雨下。汉军坚持南行，未等冲到鞮汗山，箭矢便全部射光，难以继续抵挡匈奴骑兵的汉军，只得丢弃战车退走。

当时，汉军虽然还剩三千多士兵，但武器却基本损失殆尽，于是赤手空拳的便斩断车轮辐条当武器，军吏们也只有短刀。

不久，边战边走的汉军又被一座大山所阻，无奈只得折入狭谷。单于见状，立即派兵切断了汉军的退路，又在险要处放下垒石，很多士卒都被砸死，其余汉军也因道路被垒石阻断，难以继续前进。

黄昏后，李陵换上便衣独步出营巡视，很久以后才回来，叹息说，“兵败如此，惟求一死！”