陳湯等人得到康居城的詳細消息后逻悠，第二天就帶領軍隊前進志笼，在離城還有三十里停下扎營。此時痊土，郅支單于也知道了漢軍的動向肄扎，于是派使者來問漢朝軍隊為何而來，陳湯等人以單于曾上書說現(xiàn)在處境困難施戴，愿意歸附漢朝反浓，親自入漢朝朝見為由，派都護將軍來迎接單于的妻子和兒女赞哗，但又怕驚動了單于的左右雷则，因此軍隊不敢到城下。單于的使者多次往來詢問情況肪笋，甘延壽月劈、陳湯于是責備單于度迂，大漢的軍隊遠道而來，單于非但不盡地主之誼猜揪，反而處處為難惭墓，勸使者進諫單于，同大臣們審慎考慮同漢軍見面的計劃安排而姐。
又過幾天腊凶，陳湯見郅支單于誘騙不出，于是將軍隊向前開進抵達郅支城的都賴水上游拴念，離城有三里钧萍，停下安營布陣。漢軍清楚地看見政鼠，單于城上立有五彩旗幟风瘦，幾百人披著鎖甲登城守備，又有出百余名騎兵往來奔馳于城下公般，步兵百余人在城門兩邊像魚鱗一樣布下陣式万搔，講授操演用兵的方法，一副對漢軍嚴陣以待的樣子官帘。
單于想試試漢軍的虛實瞬雹，就讓城上的人向漢軍喊道：“來跟我決戰(zhàn)！”并派一百多名騎兵奔馳著沖向漢軍營地刽虹，陳湯命令營地的士兵都拉滿弓指向騎兵挖炬，騎兵就引退了，然后再派人射擊城門的騎兵和步兵状婶，騎兵和步兵都進城而去。甘延壽和陳湯命令軍隊聽到鼓聲后都逼近城下馅巷，從四面圍住城膛虫，各有自己的任務，有的挖濠溝钓猬，有的堵塞城門稍刀，拿盾牌的人在前面，拿刀戟弓劍的在后面敞曹，向上射擊城樓上的人账月，樓上的人就跑到了樓下。這座城分為幾層澳迫，最外面的是木城局齿，匈奴軍從木城中射擊，殺傷了不少外面的漢軍橄登，漢軍就用柴草燒了木城抓歼，夜里讥此，幾百名騎兵打算突圍，都被迎頭射死谣妻。
剛開始萄喳，郅支單于聽說漢朝軍隊到了，想逃走蹋半，但懷疑康居國的人怨恨自己他巨，會作為漢軍的內應，又聽說烏孫各國都派了軍隊减江，自以為沒有地方可去了染突。于是郅支單于出來后又重新回去，說：“還不如堅守城池您市，漢軍遠道而來觉痛，不能進攻得很久∫鹦荩”郅支單于就披上鏜甲站在樓上薪棒，各位閼氏夫人有幾十人都用弓箭射殺城外的人。城外的漢軍射中了單于的鼻子榕莺，幾十個夫人也多被射死俐芯。郅支單于下樓騎上馬，轉戰(zhàn)到王宮的內室钉鸯。夜晚過了一半吧史，外面的木城被漢軍攻破，里面士兵退入土城唠雕，和城內的一萬多騎兵匯合贸营，想要反攻漢軍，利用夜色幾次奔襲漢軍營地岩睁，都沒有成功钞脂，又不得不退回去城內。
等到天亮捕儒，漢軍在城四面放起了火冰啃，大聲呼喊追逐敵人，鳴釭敲鼓震動大地刘莹，康居兵被嚇得不戰(zhàn)而逃阎毅，漢軍就從四面推著大的盾牌，一同進入土城中点弯。城內的單于和妻兒男女一百多人都躲在他的內室扇调，漢兵就放火進攻，單于等人全部受傷而死抢肛。軍候假丞杜勛砍下了單于的頭肃拜，得到了漢朝使者的兩個符節(jié)以及谷吉等所帶的帛書痴腌。此次戰(zhàn)斗一共斬殺郅支單于、太子燃领、名王及以下一千五百一十八人士聪，俘虜了一百四十五人，收降了一千多人猛蔽，收繳的財寶更不計其數(shù)剥悟。
