有军吏劝说李陵，可以先投降匈奴，以后再设法逃回，汉朝有这样做而成功
先例。李陵让他住口，说：“吾不死，非壮士也！”
于是斩断
所有旌旗，把珍宝埋入地下，李陵又
次长叹：“如果再有几十支箭，
们就可以回家！”
李陵知道，明天天亮之后，已经没有足够武器汉军只能束手就擒，所以让全军在夜幕掩护下分散逃亡，能回去几个是几个。于是每个人带着两升干粮，大块冰，约定在边境障塞相见。
于是击鼓让士兵们起来，但是鼓没有发出声音。李陵和
。
这时，李陵终于从匈奴俘虏口中得到个好消息：单于已经越追越恐惧，这样支人单势孤步兵，凭什
可以这沉得住气和力战这久？莫非是想把吸引到汉朝边塞，然后围攻吗？而匈奴贵族们说，单于亲自率领几万骑兵不能消灭几千汉军，以后就再也无法治理匈奴人。前方还有四五十里开阔地带，正好发挥骑兵优势再猛攻次，要这还不能成功，就撤兵。
也就是说，只要撑过这四五十里，就安全。李陵全军上下，应该都精神振。于是又是天数十合激战，又杀伤匈奴两千余人。但就在单于要撤兵时候，李陵军中出叛徒。
这个叛徒因为对自己长官不满，把李陵军情全部泄露给单于：伏兵，不存在；李陵军中箭矢，也快用尽。也就是说，汉军劲弩——这个匈奴人噩梦快要失去威力。
于是单于放胆全力进攻，匈奴军队截断李陵归途，又利用骑兵速度优势抢占全部有利地形，四面八方箭如雨下。李陵部队当然也竭力还击，班固在《汉书》中又提供个惊人数字，“日五十万矢皆尽”。
李陵麾下战士此时已不足五千，但仍然超过三千，也就是这天每个人射出百多支箭。有现代学者换个角度进行计算：汉代箭镰每只重量不低于十七克，五十万矢意味着光是打造这些箭镞，至少需要用掉8.5吨铜或者铁。
如果都以铜计算，汉代铸造铜钱平均每年用铜816.7吨，这天射掉铜，就超过全年1％；如果都以铁计算，汉代生铁产量现在没有数据，但肯定不会超过唐代，唐代生铁年产量也不过1200吨，意味着这天射出去铁达到唐代生铁日产量258％51。
这些数字当然可能存在较大误差，班固脑海中也没有这些数字，但“五十万矢”也意味着笔巨资，稍稍解当时军事人，却都是非常清楚。而李陵这次出击携带箭矢总数，必然远远超过这个数字。班固强调这个细节，自然也是告诉读者，李陵所部如此精锐，不仅是他本人精心调教，也离不开汉武帝巨额投入，这绝不是支被皇帝故意抛弃军队。
箭矢已经用尽，车阵已经残破，战士还剩下三千余人，运送物资“徒”斩下车子辐条当武器，军吏则拿着本来用于刮去竹简上错字尺刀加入战斗。但所有人终于还是被迫入山谷之中，而匈奴人占据周围高地。
天黑下来，李陵换上身便衣，让所有人都不要跟着自己，想孤身混入匈奴军营，去刺杀单于。良久之后李陵回来，长叹说：“兵败，死矣！”
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