李陵到了浚稽山，与单于大部队遭遇，匈奴三万骑兵将李陵包围。李陵扎营在两山之间，以大车环绕为营，李陵带着士兵出营外列阵，前队持戟、盾，后队持弓、弩。匈奴人看汉军人少，直接向前攻营。李陵迎战，千弩齐发，匈奴人应弦而倒，退走上山。汉军追击，杀数千人。单于大惊，召东部兵团和西部兵团共八万余骑兵攻打李陵。李陵且战且退，向南移动，数日，到了一个山谷中，连续作战，士卒们都中了箭伤，身上有三处伤的坐车，有两处伤的驾车，有一处伤的拿着兵器继续作战，又斩杀匈奴一千余人。
李陵引兵沿着前往龙城的旧道，向东南而行，走了四五天，到了一个大水泽的芦苇丛中，匈奴人在上风口纵火，李陵让士兵们先烧掉周围的芦苇自救，再往南行到南山下。单于在南山上，派他的儿子率骑兵攻击李陵。李陵军在树林间步战，又杀了匈奴数千人，又发连弩射单于，单于下山躲避。