就這樣，貳師将軍李廣利再次出征，由于士兵很多，所以經過的小國沒有不迎接的，紛紛都給漢軍獻上食物。

漢軍抵達侖頭，侖頭國不肯投降，攻打幾天以後，侖頭城坡，漢軍大肆屠殺。

此後再向西去，漢軍沒有遇到什麼阻攔而順利到達大宛王城，這時漢軍有三萬人。

大宛軍隊迎戰漢軍，漢軍射箭将其打敗，大宛軍隊逃回城裡，憑城堅守，貳師将軍的軍隊準備攻打郁成，又擔心停滞不前會讓大宛想出什麼詭詐的辦法，于是先到大宛城，挖開它的水源引到别的地方，大宛深受其害。

漢軍将大宛城包圍，攻打了四十多天，外圍城牆毀壞，大宛貴族官員中的勇将煎靡被俘。

大宛人非常害怕，都逃到了中城。

大宛貴族官員一起商量對策，說道：“漢朝之所以進攻大宛，就是因為大宛王毋寡藏匿了良馬，還殺死了漢朝使者。現在如果殺了大宛王毋寡，再獻出良馬，漢軍就會解圍離開；如果漢軍不解圍離開，那我們再奮力戰鬥而死也不晚。”

大宛的貴族官員們都認為有道理，于是一起将國王毋寡殺死，派出其中一位貴族官員拿着國王的頭到貳師将軍李廣利那裡，和他約定說：“漢軍不要攻打我們。我們獻出所有良馬，任由你們挑選，還為漢軍提供食物。如果漢軍不同意，我們就把良馬全部殺掉，而康居的救兵也快要到了。救兵一來，我們在裡面，康居軍隊在外面，内應外合同漢軍作戰。希望漢軍仔細考慮我們的建議，怎麼樣？”

這時，康居的偵察兵也打探到漢軍的情況，見漢軍還非常強盛，也不敢再前進。

貳師将軍李廣利和趙始成、李哆等人商量說：“聽說大宛城内剛找到了漢人，懂得挖井，此外他們城中的糧食還有很多。我們之所以來到這裡，就是為了誅殺罪大惡極的毋寡。如今毋寡的頭已經在這了，如果這樣而還不答應撤圍，那麼他們就頑強抵抗堅守，而康居的軍隊等到漢軍疲乏就會救援大宛，肯定會打敗我們。”

漢軍的軍官都認為是這樣的道理，于是同意了大宛的要求。

于是大宛獻出他們的良馬，讓漢人自己來挑選，又拿出很多食物送給漢軍。

漢軍挑走了幾十匹良馬，以及中等以下的公馬和母馬三千多匹，還立了大宛貴族中一位以前與漢使者關系和善的名叫昧蔡的人為大宛王，和他訂立盟約撤兵而還。漢軍始終也沒有進入大宛的中城，就撤軍回了漢朝。

起初，貳師将軍李廣利從敦煌西邊出發時，認為人員太多，沿途的國家無法供給充足的食物，于是兵分幾路，分别從南、北兩路前進。

校尉王申生、原鴻胪壺充國等率領一千多人，從另一條路去了郁成。

郁成人堅守城池，拒絕為漢軍提供食物。

王申生離開大部隊二百裡遠，自恃有大軍做後盾而輕視郁成，責備郁成不提供糧草。

郁成人拒絕獻出糧食，又偵查到王申生的軍中人數每天都在減少，就在一天早晨，出動三千人突襲漢軍，将王申生等人殺死。

漢軍大敗，隻有幾個人逃了出來，跑到了貳師将軍李廣利那裡。

李廣利命令搜粟都尉上官桀率軍前去打敗郁成。郁成王逃到了康居，上官桀追擊到康居。

康居人聽說漢軍已經攻克了大宛，于是把郁成王獻給上官桀，上官桀命令四名騎兵把郁成王捆好，押解到貳師将軍那裡。

四名騎兵彼此商議道：“郁成王是漢朝最為痛恨的人，如果途中逃走的話，就耽誤大事了。”