李陵歎息說：“如果再給我幾十支箭，我一定能夠突圍成功！”於是下令盡斬旌旗，埋珍寶於地中，解散軍團為若幹小分隊，令軍士人持二升糒（米），一半冰，采取遊擊戰術突圍，目的地是漢朝邊境哨所——遮虜鄣。
雖然選在夜半時突圍，漢軍的行動還是被匈奴發覺，韓延年戰死，李陵被俘。分散突圍的三千餘漢軍，隻有四百餘人抵達遮虜鄣。
得到戰敗消息後，皇帝劉徹最關心的是：李陵究竟是已經殉國還是投降了匈奴，他以慰問的名義召見李陵的老媽和老婆，令皇帝狐疑的是，她們居然沒有任何悲傷的神情。這時，流言說李陵已經投降了匈奴，皇帝心想：“李陵果然背叛了朕！”責問陳步樂，陳步樂哪裏說得清，隻好自殺。
朝廷輿論，一致指責李陵叛國投敵。隻有太史令司馬遷說了三點不同意見：其一、李陵是個好同誌。他孝順父母，熱愛他所從事的軍人職業，對國家一貫忠誠。其二、李陵以五千步兵對抗匈奴數萬騎兵，轉戰千裏，消耗大量敵軍，最後矢盡道窮，赤手空拳打不下去才被迫投降。其三、李陵智勇雙全，投降很可能是暫時麻痹敵人，很快會找機會逃回來。（李陵的祖父李廣就曾經被俘虜，也找機會逃了回來。
皇帝大怒，“下遷腐刑”。皇帝發怒是因為司馬遷的話戳到了他的痛處。皇帝的痛處在哪裏？這次出兵，李陵不過是支小分隊，李廣利才是主力，可是作戰實際情況卻是李陵小分隊吸引了匈奴主力，貳師將軍李廣利一大幫人卻在天山溜達了一圈，與匈奴右翼兵團發生了遭遇戰，而且“功少”。假如當初皇帝不是任人唯親，任命李陵而非庸人李廣利為主將，那麼霍去病的功業，幾乎可以再建。
一年後，皇帝又想起李陵，想把他救回來。“拯救大兵李陵”計劃的執行者是因杅將軍公孫敖。這位老兄在沙漠邊緣兜了個圈子，回來報告說：“李陵這小子真的當叛徒了，他當上了匈奴的軍事總教練！”這下皇帝真的暴怒了，立刻下詔將李家滿門抄斬，可憐老李家三代忠良，名將世家，至此成為家鄉的恥辱。
不久，漢匈恢複談判，匈奴以戰勝國自居，要求漢朝給點布匹糧食，當然漢朝沒給，匈奴也沒轍。在匈奴，使者遇見了李陵，李陵責問說：“我率領五千步兵橫行匈奴，因為沒有援軍才兵敗被俘，迫不得已投降，我李陵有什麼對不起朝廷，朝廷要將我李家滿門抄斬？”
使者回答說：“聽說少卿（李陵字少卿）你當上了匈奴的軍事總教練，朝廷才出此下策。”
李陵怒道：“當教練的是李緒，不是我李陵！”李緒，是漢朝的一名邊防軍事長官（都尉），不久前投降了匈奴。後來被李陵刺殺。
使者回到國內，報告了這件事。皇帝又後悔了，但是李陵已經不願意回來了，匈奴單於知道他是飛將軍的孫子，又佩服他的用兵，很賞識他，把女兒許配給他，封為右校王。
一直到劉徹死後，劉弗陵做了皇帝，霍光、上官桀主持中央工作，他們都很同情李家的遭遇，又與李陵關係不錯，就任命李陵的老朋友甘肅人任立政去匈奴召喚李陵。
在匈奴的迎賓宴會上，任立政看見了穿著匈奴衣服、梳著匈奴發型的李陵，當時在場的還有另一位投降匈奴的漢人衛律，任立政大聲說：“漢朝現在新君即位，大赦天下，霍、上官兩位大人主管朝政。”
李陵看了他很久，說：“你看我已經穿胡服了！”
過一會衛律上洗手間，任立政乘機對李陵說：“少卿你辛苦了，霍、上官兩位大人托在下問候你。”
李陵說：“兩位還好嗎？”
立政急忙說：“請少卿回歸故鄉吧！”
李陵苦笑：“回去容易，隻是恐怕要再受羞辱。”
這時衛律從洗手間回到座位，聽到二人談話內容，插嘴說：“李少卿是難得的人才，漢朝不能用，所以在匈奴做官，為什麼要拘泥於一國呢？”
李陵終究沒有回國。唐代，漠北有一支遊牧部落黠戛斯人，據說是李陵的後代。黠戛斯人高大、紅頭發、綠眼睛，偶爾有黑眼睛的，就認為是祖先李陵的苗裔。
李陵算不算是一個漢奸？所謂漢奸，一是叛國，二是賣國。李陵有點特殊，他被兵敗被俘投降，與主動的叛國者不同，可以說是被動的叛國者。