正当汉朝因民变纷起和一连串巫蛊大案导致内部动**时，匈奴高层也经历了新一轮的权力更迭。太始元年，即武帝刘彻以巫蛊为由将公孙敖腰斩并族诛的同一年，匈奴的且鞮侯单于病故，长子狐鹿姑继位。
双方内部各有变故，自顾不暇，所以边境的战事也就消停了几年。
到了征和三年（公元前90年）春，即“巫蛊之祸”次年，当汉朝内部的动乱渐渐平息时，匈奴的新单于也完成了对权力的巩固。于是，缓过劲来的汉匈双方，便又大打出手了。
匈奴率先出兵，入寇上谷、五原、酒泉等郡，杀掠汉地的官吏、百姓，汉朝有两名都尉阵亡。
同年三月，武帝刘彻派出了三名将领，兵分三路，大举反击。
此次挂帅之人，当然还是这些年风头最劲的贰师将军李广利。另外两位，则是在平定太子兵变中立功的新人：一个是侍郎马通，率部击败太子少傅石德，封重合侯；还有一个叫商丘成，力战并生擒太子门客张光，封秺侯，并被武帝闪电提拔为御史大夫。
李广利率主力七万人马，从五原出塞；商丘成率两万人马，从西河出塞；马通率四万骑兵，从酒泉出塞。
匈奴单于狐鹿姑得知汉朝大兵压境，还是采用他们的老战术，将所有粮秣、辎重全部北迁，转移到郅居水（今蒙古国色楞格河）北岸；同时，其左贤王部也将其百姓全部转移到余吾水（今蒙古国土拉河）以北六七百里的兜衔山。
安顿完后方，狐鹿姑亲率精锐渡过姑且水（今蒙古国图音河），准备迎击汉军。在他正面，是商丘成兵团。汉军三路中，商丘成兵力最少，很难与匈奴主力正面抗衡。得到情报后，商丘成只能避敌锋芒，率部后撤。狐鹿姑闻讯，立刻命一名大将和李陵一道，率三万多骑兵尾随追击。
商丘成兵团且战且退，转战九日，一直撤到了蒲奴水（今蒙古国翁金河）。李陵见难以得手，才率部北还。
马通兵团挺进到天山，与匈奴大将偃渠所部遭遇。偃渠麾下只有两万余骑，而汉军却有四万；他见势不妙，立刻引兵北撤。所以，马通这一路相当于扑了个空，既无斩获也无损失。
三路中，唯一取得战果的，还是主力李广利兵团。
匈奴方面可能是情报有误，在李广利正面配置的兵力最少，只有卫律和右大都尉率领的五千多骑兵。他们虽然提前占据了夫羊句山（今蒙古国尚德山）的险要之处，但五千对七万，终究是众寡悬殊。所以，双方一交战，匈奴军立马崩溃，遂仓皇北逃。李广利兵团乘胜追击，进抵范夫人城（汉军将领在此筑城，中途病逝；其妻范夫人率众接续，最终完成，故名。今蒙古国达兰扎兰加德城西北）。
就在李广利首战告捷、正准备大展拳脚之时，长安突然传来一个惊天噩耗，一下子让他的心坠到了谷底——他的亲家、丞相刘屈氂被腰斩，其妻被斩首；而李广利的妻子和一家老小，则全都被朝廷抓进了大牢！
这个变故，源于李广利出征前跟刘屈氂说的一句话。
当时，刘屈氂为李广利饯行，送到了长安北面的渭桥。就是在这里，李广利对刘屈氂说：“如今储位虚悬，希望君侯早日奏请皇上，立昌邑王为太子；将来他若继位为帝，君侯就富贵无忧了！”
昌邑王刘髆是李夫人所生，即李广利的外甥；而李广利跟刘屈氂是儿女亲家。所以，只要让刘髆当上太子，李广利跟刘屈氂这两个当朝最显赫的人物，就能把他们的权势和地位一直保持下去。
刘屈氂闻言，欣然允诺，表示一定全力促成此事。
而李、刘二人万万没料到，他们的这番密语，竟然被身边的人偷听了去，然后很快就传进了一个叫郭穰的人的耳朵里。此人时任少府的内者令，不知是跟李、刘二人有过节，还是纯粹想告密邀功，总之立刻就将此事上奏给了武帝。
觊觎储位这种事情，虽然比较敏感，但也不至于罪大恶极，按说不会导致那么严重的后果。可要命的是，郭穰为了把事情闹大，以便从中取利，就硬把此事跟巫蛊挂上了钩。
在如今的大汉帝国，凡事只要跟巫蛊沾边，立马就会刺痛武帝心中最敏感的那根神经，然后注定又会酿成一起血案。
郭穰对武帝说的是：“丞相夫人用巫蛊诅咒皇上，并与李广利一同祈祷神灵，要让昌邑王当上皇帝。”
武帝刘彻立刻命有司彻查——结果当然又是“事实清楚，证据确凿”，论罪当属大逆不道。
于是，同年六月，刘屈氂被押赴东市腰斩，其妻被押赴华阳街斩首；同时，李广利一家老小被全部下狱。
可想而知，身在前线的李广利惊闻如此噩耗，其心情会坏到什么程度；更严重的是，作为率领七万人马的汉军主帅，这一事件必将迫使他做出一个对汉朝最不利的选择。
李广利麾下有一个叫胡亚夫的掾属（秘书），是为了逃罪而从军的；见他一时间忧惧万分、计无所出，便怂恿道：“将军的夫人和家室都被捕入狱，若将军回朝，恐怕只能在狱中与他们相见了。到那时，若再想去往郅居水以北，还有可能吗？”
所谓郅居水以北，指的就是匈奴。胡亚夫的意思明摆着，就是劝李广利投降匈奴——因为回去就是死路一条。
李广利犹豫再三，最后还是决定继续北上，希望通过建立更大的战功，来换取武帝刘彻的宽恕。退一步讲，即使要投降匈奴，也要经过一番力战之后再投——如此才能得到对手的尊重，从而抬高自己的身价。
主意已决，李广利遂命麾下将领率两万骑兵为前锋，渡过郅居水。恰在此时，匈奴的左贤王和左大将也率两万骑赶到。双方在郅居水北岸展开了一场遭遇战。由于两军兵力相等，基本上势均力敌，谁也无法轻易占到上风。
双方整整鏖战了一日，汉军越战越勇，终于在当天夜里将匈奴军击溃，并斩杀了左大将。匈奴军伤亡惨重，残部仓皇北遁。
就像李广利期待的那样，汉军果然再立一功。此次出征已经接连取得了两场胜利，如果不是后方出了那档子事儿，李广利兵团完全有可能乘胜北上，取得更大的收获。
然而，李广利“后院起火”的消息，早已在军中悄悄传开。谁都能判断出，他们这位主帅投降匈奴的可能性非常大。尤其是李广利的左右手，更是对此忧心忡忡。其麾下长史便与另一位将领密谋道：“李将军已对朝廷怀有异心，他是想拿将士们的性命换取战功——这么下去恐怕必败无疑。”
随后，两人决定一不做二不休，发动兵变逮捕李广利，夺取指挥权。
可李广利毕竟是主帅，在军中还是有一些耳目的。他提前得到消息，遂抢先下手，杀掉了长史和那名将领。
虽然把兵变扼杀在了萌芽状态，但李广利很清楚，军心已乱，此时若继续北进，绝对难有胜算，只好下令南撤。
匈奴单于狐鹿姑察觉汉军的异动，料定必有隐情，遂抓住战机，亲率五万精锐骑兵火速南下，竟然抢到了汉军的前头。当李广利兵团撤至燕然山（今蒙古国杭爱山）时，立刻遭到匈奴军的截击。双方主力展开血战，战况激烈而胶着，打了一天依旧难分胜负，彼此都付出了极大的伤亡。
到了入夜时分，匈奴军忽然主动撤出了战场。李广利赶紧率部继续向南撤退。不料，这却是匈奴人的计谋——他们早已在汉军的必经之路上挖掘了数尺深的壕沟。当汉军将士猝不及防、纷纷坠入陷阱时，方才佯装撤离的匈奴大军突然从背后杀出，对李广利兵团发动了猛烈的进攻。
汉军进退不得，一番苦战后，终于全线溃败。
李广利彻底绝望，就此投降了匈奴。
这样的结果，令狐鹿姑大喜过望。李广利虽然名分上还不是汉朝的大将军，但实际上早已是大汉军界的一号人物。如此重量级的人投奔匈奴，不仅让汉朝颜面扫地，对其军心更是一个沉重的打击；反之，则极大地提振了匈奴的军威和士气。
狐鹿姑随即把女儿许配给了李广利，对他的尊宠一跃而居卫律之上，当然就更在李陵之上。
武帝刘彻得到消息后，立刻诛杀了李广利的整个宗族。
先是李陵，后是李广利，两人的命运可谓如出一辙。尽管两个人的悲剧都是有小人从中作祟，可在他们的事情上，拥有最终决定权的武帝刘彻若是能多几分理性和冷静，断不至于让他们走到这一步。
从这个意义上说，李陵和李广利，其实都是被武帝逼反的。
到了匈奴后，李广利俨然成了单于狐鹿姑的头号宠臣——至少在所有叛降的汉人中绝对如此。对此卫律自然是妒火中烧。于是，如何除掉李广利，就成了卫律的当务之急。恰巧，没过多久，单于母亲大阏氏患病，卫律立刻抓住机会，请巫师为她驱邪作法。然后，巫师便在卫律的授意下，声称被前任单于且鞮侯附体，对大阏氏大发雷霆道：“我们以前每次出兵，都在神灵前许愿，说如果活捉李广利，一定要杀他祭天，何故不守誓言？”
大阏氏一听吓坏了，敢情这是得罪了神灵啊！
为了治病，大阏氏也不管眼下的李广利已经是自己的孙女婿了，马上命人把他抓了，五花大绑地带到了神庙前。李广利知道这回难逃一死，不禁破口大骂道：“我死以后，变成鬼也要灭了你们匈奴！”
可他话音未落，刀斧手就已经把他的脑袋砍了下来，给他们的神灵献祭了。
李广利本以为，他的后半生可以在匈奴安享荣华富贵，没想到从投降匈奴到像牛羊一样被宰杀，也不过才短短一年。