卫律一听羞愧不已，只好回报单于。单于听后更加钦佩苏武，越发想使其降顺。
于是单于就想折磨苏武，使其难以忍受不得不降。于是遣人将苏武安置于北海上的无人之处，使其牧养羝羊并且说道：“须是羝羊生子方得放归。”羝系牡羊向不产子。又将官属常惠等分别安置他处，使之不得相见。
苏武于是一手执使节，一手挥羊鞭，在这个人迹罕至的苦寒之地当起了牧羊人。
苏武在北海没有人供应粮食，只能自己动手丰衣足食。他很快掌握了一些鲁滨逊的技能，比如学会了挖掘田鼠窝，从中发现被它们搜集的果实。
为了提示自己不忘初心牢记使命，苏武无论起居手里都紧握着使节。时间长了，使节上面的牦牛毛都掉光了，苏武仍不肯放下。
不知不觉过了五六遍寒暑，苏武心想自己可能就要老死此处无望生还了。
谁知一日远远望见一大队人马簇拥而来，苏武久不见人，今得相逢，不问是胡是汉心中都觉欢喜。及至走近，乃是单于之弟于靬王，他听说北海禽兽甚多，于是率众前来射猎。见了苏武，知道他是汉使不降者。苏武虽然面上难掩苍老，但是眼神清澈，眉宇间透着一股执拗。苏武平淡地跟他讲了这些年自己的经历，还让于靬王看了看那个光秃秃的使节。于靬王敬其忠义心生怜悯。于是就张起毡帐驻在北海之上，日常领众四出射猎。苏武相聚日久彼此熟悉，闲时便替他们矫正弓弩，修理种种猎具。于靬王见其甚有才艺愈加爱重，便供给其衣食，苏武这才脱下身上破旧衣服换上新衣，弃却野鼠草实来食膻肉酪浆。
光阴迅速，又过了三年余，于靬王忽得一病自知不起，他怕自己死后无人供给苏武，便拨出许多牛羊用具等赐与苏武。于靬王不久身死，他部下果然移居他处，苏武依然剩得一人，邻近北海的丁灵人听说苏武牲畜众多，便率众前来偷盗一空。苏武的生活又复穷困。
武帝探闻苏武消息后，遂命李广利领兵三万往击匈奴。又召骑都尉李陵随军征进。李陵字少卿，乃李广之孙，其父李当户早死，遗腹生陵。少为侍中建章监，善骑射，爱人下士，众皆称之。武帝以为有李广之风，曾使他带领八百骑深入匈奴二千余里，不见胡骑而回，武帝拜为骑都尉。这次武帝召见李陵于武台，命他为李广利押送辎重。李陵叩头自请道：“臣所领兵队皆荆楚勇士，力能扼虎，射必命中，愿得一队以分单于兵力，不使专与贰师对敌。”武帝道：“你莫非不愿为人属下，但是我发兵已多，并无马队与你。”李陵道：“不用马队，臣愿以少击众，自率所部步兵五千人直入单于之庭。”武帝见其胆勇过人也就依允，于是另遣他将押送辎重随同李广利出发。
李广利领兵由酒泉出塞，击右贤王于天山，斩首万余级，奏凯而回。右贤王不甘失败，自去招集大队来追广利。广利行至半途即被胡骑追及，四面围住。李广利率众左冲右突不能得出。又兼军中粮食已尽，匈奴四面急攻，士卒远来饥困抵敌不住，死伤十之六七。正在危急之际，假司马赵充国独率壮士百余人，披甲操戈首先突围，但见胡骑密布有如蜂屯蚁聚，充国大呼陷阵，向矛戟林中横冲直撞，如人无人之境。胡兵挡着便死只得退避，充国杀开一条血路冲出圈外。广利趁势麾兵随后杀出。这场恶战，充国身受二十余创幸得不死。广利回都奏报，有诏召见充国，武帝验视伤痕血迹未干，禁不住慨叹多时，当即拜为中郎。
却说李陵率同步卒五千人出遮虏障，直至东浚稽山，一路未遇胡兵，正待班师，忽报单于大队人马约有三万到来。李陵就两山之间结下营盘，外用大车环绕，以防敌兵冲突。自率士卒出营排成阵势。单于望见汉兵甚少，指挥胡骑来扑汉营。李陵坚守不动，等到敌兵将近时，只听得一声鼓响，汉军中千弩齐发，箭如飞蝗一般，前队胡兵应弦而倒，后面立脚不住，一齐退走上山，李陵率众掩杀一阵，胡兵死者数千人。
且鞮侯单于见战不过李陵，急遣人要求左右贤王发兵助战。左右贤王立即即发兵到来，一共八万余骑。
李陵见胡骑众多势难相持，于是且战且走向南而行。单于率众从后追赶，汉兵行了数日到一山谷中，胡兵赶到，汉兵奋勇抵敌各有死伤。李陵传令士卒受三伤者载以车辇，受两伤者推运车辆，受一伤者持兵战斗，彼此苦战。至夜俱各歇息，李陵回营对部下道：“吾军鼓声不起是何何故？莫非军中藏有妇女？”遂亲自查搜，果在大车之中搜出许多妇女。李陵究问来由，乃是关东盗贼妻女发遣到边，边军占据为妻，此次出征随带同行。今被李陵搜得，一剑一个尽行斩首。士卒见了大惊失色，但因私带妇女违犯军令，自己不遭责罚已是便宜，谁敢开口拦阻，只有暗自痛惜，各将尸首掩埋。
到了次日又与匈奴交战，汉兵人人死心塌地勇气百倍，阵斩敌首三千余级。匈奴大败回报单于，单于自恃兵多尚不肯舍，仍然催兵追赶。
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