新的一轮攻势兵分两路:主力由李广利率领西进，出河西走廊，直扑匈奴与西域的结合地带，意图要扫清匈奴对汉朝准备占据的西域地区的威胁；李广之孙李陵，率领一支步兵(所有好马都已经拨李广利使用)，北上进入匈奴境内牵制单于主力。

这一战汉朝失败，李广利先告败绩，李陵也基本全军覆没。李陵本人投降后，成了匈奴的大将。

苏武因此更不可能回到汉朝。汉朝接下来连年进攻失利，匈奴失去西域的大部分，也感觉疲惫，于是，两国较量的核心环节开始从直接军事对抗，改为主要在西域各国做外交对抗。武帝晚年，国内民穷财尽，上层祸起萧墙，内耗不断，国家陷入深重危机。主帅李广利的家眷，因为国内的“巫蛊之祸”被灭，广利本人投降匈奴，被单于当作了祭天的牺牲。而匈奴内部也同样还是天灾人祸不断，并没有因为李广利作了“牺牲”就有了改善，反而天灾更剧烈。

古人云，大战之后，必有凶年。穷兵黩武的汉匈双方，也逃不脱这个规律。

直到武帝驾崩，昭帝即位后，汉才改善了与匈奴的关系，两国开始外交谈判。但，匈奴一直拒绝承认苏武还活着。当时，匈奴的单于已经换了好几茬，两国和议也达成了，为什么还不愿释放苏武？

因为，苏武在北海(贝加尔湖地区)牧羊，那里正是匈奴与丁令(即后来的铁勒)的边界。我们惯常的认识，是苏武牧羊的地方非常荒凉，没有人迹，兔子都不拉屎。其实不然。那里有包括丁令在内的很多游牧民族，水草肥美，鸟语花香，草原上歌来歌往，热闹得很。后来，蒙古的数次西征，出发点都离那里不远。