公元前87年（后元二年），汉武帝驾崩，八岁汉昭帝刘弗陵继位，大司马大将军霍光、车骑将军金日磾和左将军上官桀三公辅政。霍光和上官桀都曾是李陵的好朋友，对其遭遇很了解，“说服”昭帝派李陵旧友任立政等前往匈奴试图请回李陵。但是，李陵有以“丈夫不能再辱”婉拒，最终没有选择回来，难道他真的不愿意回来吗?
实际上，这应是托辞。
假如他真的心无故国，尽力效忠匈奴，则浚稽山下的汉将商丘成，可能没那么容易全身而退了。
公元前100年(天汉元年),匈奴扣押汉朝使者苏武等人。翌年,汉武帝开始讨伐匈奴，命贰师将军李广利率领三万骑兵从酒泉出发,到天山攻击匈奴右贤王的部队；派李陵为贰师将军轴重(运输军用物资)。
根据当时的情况,李陵认为自己训练的五干士兵,都是勇士、奇材、剑客,就向武帝请求前往匈奴的兰干山。这样一来，不仅可以建功立业，最重要的是还可以分散敌人的兵力,以保证主力部队贰师将军的胜利。
汉武帝认为李陵很有卓见、胆识,就答应了他的请求,还派强弩都尉路博德率领部队在后面支援李陵。
同年九月，李陵从居延出发,三十天后抵达匈奴腹地,驻军于浚稽山，并画了所路过的山川地形图,派部下陈步乐送给武帝。武帝非常高兴,封陈步乐为郎。
很快，匈奴人发现了李陵率领的五千步卒,派出三万士兵将他们包围。
经过艰苦卓绝的战斗,汉军杀死数千敌军。
匈奴人很快增兵八万,共计十多万人,再次对李陵部发起进攻。汉军又“消灭”三千多敌军。
后来战斗愈打愈激烈,有时一天几十次,浴血奋战的汉军又歼灭两千多敌军。正当想匈奴人想撤退时,汉军中有一位叫管敢的军侯被校尉侮辱,就暗地里投降了匈奴,并出卖了李陵：“陵军无后救。”
匈奴人喜出望外,随即重振旗鼓又向李陵部发起猛攻，而负责后援的路博德却不施救援。
李陵部士兵很快用完了尚存的五十万支箭,三千多名步兵也仅剩几百人。据班固《汉书·李陵传》载，将士们劝告李陵:“将军威震匈奴,天命不遂,后求道径还归,如泥野侯为虏所得,后亡还,天子客遇之,况于将军乎!”可李陵认为这是非常懦弱的表现,答道:“公止!吾不死,非壮士也。”就下令:“各鸟兽散,犹得脱报天子者。”后来突围得脱归报天子的士兵还有四百多名。最终，和李陵一起的韩延年等十多名壮士战死,他自己却成了匈奴人的俘虏。
汉武帝以为李陵战死沙场了，后来却得知其竟投降了匈奴，非常愤怒。文武百官也趁机谴责李陵，只有司马迁认为李陵“事亲孝，与士信，有国士之风”，“虽古名将不过也”，“彼之不死，宜欲得当以报汉也。”最终却被施以宫刑。
之后，汉武帝也意识到自己太鲁莽了，就派公孙敖率兵前往匈奴迎回李陵，谁知公孙敖没有对获知的“情报”加以分析，就对汉武帝说：“捕得生口，言李陵教单于为兵以备汉军，故臣无所得。”意思就是李陵彻底背叛了汉朝。
实际上，被俘虏之初的李陵并没有投降匈奴，可是很多人却对他被俘虏时所说的:“无面目报陛下!”这句话作为其投降的证据。
再如十多年后,苏武从匈奴回国,李陵置酒送别时说:“陵虽弩怯,令汉且贯陵罪,全其老母,使其奋大辱之积志,庶几乎曹柯之盟,此陵宿昔之所不忘也。”
后来汉使到匈奴，李陵曾当面质问汉使道：“吾为汉将步卒五千人横行匈奴，以亡救而败，何负于汉而诛吾家?”使者道：“汉闻李少卿教匈奴为兵。”李陵道：“乃李绪(汉朝降将)，非我也。”
可见他并不是被俘就投降匈奴,只不过是在寻找报效朝廷的时机。
汉武帝才不管那么多，获知李陵“投降”匈奴后，随即诛杀了李陵全家，连陇西一带士人都以李陵为耻辱。
于是，后世很多学者认为这就是李陵后来不愿回归汉朝的主要原因：汉武帝断绝李陵归汉的念头。
确实，我们可以想象一下，正当李陵在匈奴寻找时机报效汉朝时,突然受了灭族之冤，其思想不可能没有一丝变化,他曾向苏武诉说:“陵虽弩怯,令汉且贯陵罪,全其老母,使得奋大辱之积志,庶几乎曹柯之盟,此陵宿昔之所不忘 也。收族陵家,为世大辱,陵当何顾乎!”
《汉书·李陵传》载:李陵杀了李绪之后,单于便把李陵送到北方幽禁起来,直到要坚持杀掉李陵的大阔氏死后,单于才放他出来,立为右校王,说明李陵这时才真正投降了匈奴。
汉使张骞与李陵一样也曾成为匈奴的俘虏，他就选择佯装投降伺机逃跑的想法，最后成功逃回中原，还得到武帝褒奖。班超率兵深入丝绸之路与匈奴展开了旷日持久的拉锯战，尽管几乎一生都在大漠中度过，但临死前还是回到了中原。两人都回到了自己的故乡，得到善终。
关于李陵没有回归汉朝的另一种说法是，李陵认为自己已经得不到武帝的信任了。
想想也是，谁还会对一个杀了自己全家的皇帝抱有绝对信任呢！要是回去了，哪天心情不好又给投入大牢，说理都没地方，因此李凌说“恐再辱”算了吧。
当然，最后一种说法是李陵害怕史官文人的口。
白居易在《李陵论》中列举李陵四大罪状：坠君命，挫国威，不可以言忠；屈身于夷狄束手为俘虏不可以言勇丧战勋于前，坠家声于后，不可以言智；罪逭于躬，祸移于母，不可以言孝。
白居易还曾质疑司马迁等人为李陵所做的辩解，道：“予览《史记》、《汉书》，皆无明讥，窃甚惑之。司马迁虽以陵获罪而无讥，可乎？班孟坚亦从而无讥，又可乎？”他引用《礼记·檀弓上》：“谋人之军师，败则死之。”及《左传》对晋国勇士狼瞫奋勇杀敌而死的称美，认为李陵：“设使陵不苟其生，能继以死，则必赏延于世，刑不加亲，战功足以冠当时，壮节足以 垂后代，忠、孝、智、勇四者立，而死且不朽矣，何流 言之能及哉？……非其义，君子不轻其生；得其所，君子不爱其死。惜哉，陵之不死也，失君子之 道焉！”
自此，后世文人依据白居易的“说法”，指责李陵的种种不是。
尽管如此,汉武帝还是一位杰出的封建帝王,当他获知是公孙敖陷害李陵一家被杀后,于公元前96年 (太始元年)春正月,将公孙敖实施腰斩。《汉书·武帝纪》载:“太始元年春,因杆将军有罪,腰斩。”尽管没有注明公孙敖到底犯了什么罪,但是那时李陵是否一开始就投降刚好真相大白时期。班固不好记载武帝因李陵事件斩杀公孙敖，只能如此记了。
李陵因各种原因而最终没有回归汉民族,无法与苏武、杨业等爱国人士的气节和操守相比,因此后人创作了杨业撞死在李陵碑上的文学作品,对其进行批评。但是，从中华民族融合发展来看,李陵“老死”匈奴也情有可原。
