李陵兵败之处距边塞只有一百余里,边塞将领将此事报告朝廷。汉武帝本希望李陵能死战,后听说李陵投降匈奴,十分愤怒,责问陈步乐,陈步乐自杀而死。满朝大臣都说李陵有罪,汉武帝问太史令司马迁对此事的看法,大多数人都认为有罪,皇帝也认为有罪,可是司马迁就是没眼色,依旧竭力为李陵分辩说:“李陵率领不到五千步兵,深入满是战马的匈奴腹地,抵挡数万敌军;匈奴被打得连救死扶伤都顾不过来,将全国所有能拉弓射箭的人全部调来围攻李陵。李陵率部转战千里,箭矢用尽,无路可走,将士们手拿着没有箭的空弩机冒着敌人锋利的枪尖刀刃,仍然面向北方拼死力战,能够得到部下这样的拼死效力,即使是古代的名将,也不过如此!李陵虽然兵败,但他对匈奴的打击也足以使他名扬天下了。李陵之所以没有死节,当是想找机会报效国家。”汉武帝认为司马迁是在想当然,是为了李陵游说开脱,就下令对司马迁施以宫刑。司马迁也为自己的耿直付出了代价。
很久以后,汉武帝才对原先使李陵陷入孤立无援的境地表示后悔,说道:“应当在李陵率军出塞时,再让强弩将军路博德前去接应;而我预先就颁下诏书,是老将路博德生出奸诈之心,不肯接应李陵。”于是派使臣对逃脱回来的李陵余部进行慰劳赏赐。
公元前97年,汉武帝派公孙敖率兵深入匈奴腹地去接李陵,公孙敖无功而回,便上奏说:“据擒获的匈奴俘虏说,李陵教单于制造兵器,以防备汉军,所以我无所收获。”于是汉武帝下令将李陵的家属满门抄斩。不久听说,是投降匈奴的汉朝将领李绪所为,并非李陵。李陵派人将李绪刺杀。匈奴单于的母亲大阏氏要杀李陵,单于将他藏在北方,直到大阏氏死后,李陵才回到王廷。单于将自己的女儿嫁给李陵为妻,封其为右校王,与卫律同时都受到尊重,并握有权力。卫律经常在单于身边,李陵则在外地,有大事才到王廷会商。
公元前96年正月,公孙敖因其妻以“巫蛊”害人而被腰斩。这个诬陷李陵的人终于得到了应得的下场!