三月，汉武帝下令出击匈奴。
- 贰师将军李广利统率七万大军从五原出发；
- 御史大夫商丘成率领三万多人从西河出发；
- 重合侯莽通率领四万骑兵出酒泉一千多里。
孤鹿姑单于提前得到消息，积极动员，将辎重粮草全部转运至郅居水北岸。
左贤王带领帐下部众渡过余吾水，奔袭六七百里，暂住兜衔山。
孤鹿姑单于则亲自率领精兵与左安侯一起在姑且水南岸等候李广利大军。
三支军队中，商丘成军队行军至追邪径，未能发现匈奴，在南返途中遭到李陵三万多骑兵的追击。
双方在浚稽山鏖战九日，商丘成成功击退匈奴，匈奴追击至蒲奴水北撤。
莽通率领大军进抵天山一带，
匈奴大将偃渠与左右呼知王率领两万骑兵偶遇。匈奴看到莽通势众，未战而撤。
而作为此次出征核心的李广利大军，却多有坎坷。
李广利出塞后，在夫羊句山遭遇匈奴右大都尉与卫律统领的五千骑兵。
李广利派出两千骑兵迎战，击溃卫律，匈奴溃逃。
汉军一路追击至范夫人城，无匈奴可敢迎战。
正当李广利这支主力军队一路高歌猛进时，汉室朝堂发生变故，当年巫蛊之祸爆发，太子刘据自*。
因为汉室太子之位虚悬，李广利出征之际，曾劝说丞相刘屈牦，早日奏请汉武帝立昌邑王刘髆为太子。
他的这句话，不仅暴露了自己的政治企图，也进一步激化了汉武帝的怒火。
当时，李广利的妹妹李夫人为汉武帝宠妃，生子昌邑王刘髆。
李广利的女儿，又是丞相刘屈牦的儿媳妇。
李广利出征仅三个月后，因为汉室内廷巫蛊之祸的持续蔓延，汉武帝下令逮捕丞相刘屈牦，游街示众，当众腰斩。
一个未定的太子，一个外出的将军，一个内廷的丞相。
三者的勾连，极大激发了汉武帝的怒火。
李广利临行前的那句话，也使得妻子、儿女被一并逮捕。
那时候，李广利刚刚行军至范夫人城。他的军中幕僚胡亚夫劝说李广利道：
“夫人室家皆在吏，若还不称意，适与狱会，郅居以北可复得见乎？”
为此，准备撤军南返的李广利下令继续朝着郅居水北进。
在渡过郅居水后，与匈奴左贤王、左大将率领的二万骑兵遭遇，双方鏖战一日，汉军*死左大将，匈奴兵死伤甚众。
而此时，李广利军中幕僚也知晓了实情，李广利的北进，就是为了一己私利谋取战功。
军中长史与决眭都尉煇渠侯合谋，准备擒拿李广利，逼其撤军。
消息泄露后，李广利将长史处斩，他自知事情已经败露，持续北进引发兵变的可能性极大，又放弃北进计划，下令南撤至燕然山休整。
孤鹿姑单于亲率五万骑兵南下追击，双方鏖战一天，损失惨重。
深夜，孤鹿姑单于秘密派遣士兵在汉军营帐前方挖掘壕沟，并从后翼发动突袭。
汉军无可进之地，无后退之路，全军大乱，李广利投降。
汉武帝听说李广利投降匈奴，便将其满门抄斩。
一年后，单于母阏氏生病，李广利被匈奴作为祭祀圣品，祭祀土地神。
临终之时，李广利怒吼：
“我死必灭匈奴！
而李广利的这次出征，成为汉武帝时代，最后的一场征伐。
公元前89年，3月。
汉武帝巡游泰山，会见群臣：
“朕即位以来，所为狂悖，使天下愁苦，不可追悔。自今事有伤害百姓，糜费天下者，悉罢之。”
“朕自即位以来，干了很多狂妄悖谬之事，使天下人愁苦，朕后悔莫及。从今以后，凡是伤害百姓、浪费天下财力的崐事，一律废止！”
...
“向时愚惑，为方士所欺。天下岂有仙人，尽妖妄耳！节食服药，差可少病而已。”
同年，他又下轮台诏书：
...
乃者贰师败，军士死略离散，悲痛常在朕心。今请远田轮台，欲起亭隧，是扰劳天下，非所以优民也。
...
---当今务在禁苛暴，止擅赋，力本农，修马复令，以补缺，毋乏武备而已。
...
至此，西汉王朝在汉武帝强力主导下的汉匈战争，宣告结束。
公元前87年，正月。
汉武帝去世。
那个时代如何评价汉武帝，后世又会以怎样的眼光去审视这位积极开疆拓土的帝王？
班固赞曰：
汉承百王之弊，高祖拨乱反正，文、景务在养民，至于稽古礼文之事，犹多阙焉。孝武初立，卓然罢黜百家，表章《六经》，遂畴咨海内，举其俊茂，与之立功；兴太修学，修郊祀，改正朔，定历数，协音律，作诗乐，建封禅，礼百神，绍周后，号令文章，焕焉可述，后嗣得遵洪业而有三代之风。如武帝之雄材大略，不改文、景之恭俭以济斯民，虽《诗》、《书》所称何有加焉！
