李陵是李广之孙，他成年后，被选拔为建章宫羽林军的长官，他擅长射箭，十分爱护手下的士兵。汉武帝因李家世代为将，便让他带领八百骑兵。李陵曾带兵深入匈奴腹地二千余里，侦察地形，但没有发现敌人，后来中了埋伏无奈被俘虏，后来汉武帝诛其三族导致他与汉朝彻底决裂。
天汉二年（前99年）秋，汉武帝遣贰师将军李广利带骑兵三万出征匈奴，在天山与右贤王相遇、战斗。汉武帝在武台召见李陵，令他为李广利军监护辎重。李陵辞谢，并主动请缨率所部独立成军，牵制匈奴军队，以辅助李广利的正面作战。武帝应允，因为战马不足，所以李陵只能将步兵出征。
李陵率五千名弓箭手从居延北行军一个月，在浚稽山与且鞮侯单于的三万骑兵遭遇，匈奴军将汉军围在两山之间。汉军以辎重车为营，布阵于营外，前列士兵持戟盾，后列士兵持弓箭。匈奴见汉军人少，便向汉军进攻，结果遭到汉军千弩急射，匈奴兵应弦而倒，被迫退走上山，汉军追击，杀数千人。
单于大惊，急调左右部八万余骑攻打李陵，李陵且战且退，士兵伤重者卧于车上，伤轻者推车，再轻者持兵器搏战。李陵说：“吾士气少衰而鼓不起者，何也？军中岂有女子乎？”（《汉书·李广苏建传》）原来刚出征时，一些关东盗贼的妻子因迁徙而随军，为士卒妻妇，藏于车中，后被李陵发现，全部处斩。第二日再战，斩首三千余级。
行十余日，抵一大泽中，泽中多芦苇，匈奴顺风放火，汉军亦纵火，预先烧周围的芦草以自救。退至某山，单于派兵攻击，李陵与匈奴兵步战于树林中，斩杀数千人。
又发连弩射单于，单于逃走。单于见李陵部卒勇锐，久战不下，又渐近汉塞，便问部下：“此汉精兵，击之不能下，日夜引吾南近塞，得毋有伏兵乎？”诸将说：“单于自将数万骑击汉数千人不能灭，后无以复使边臣，令汉益轻匈奴。”于是再战。
当时，两军一日战数十次，汉军又伤杀匈奴二千余人。匈奴见形势对已不利，便想退兵。这时汉军军侯管敢被校尉侮辱，气愤之下投降匈奴，说：“陵军无后救，射矢且尽，独将军麾下及成安侯校各八百人为前行，以黄与白为帜，当使精骑射之即破矣。”
