起來，又下令殺害漢使節團，才招致大漢的報復。現在看來，咱們把國王殺了，獻上人頭，交出汗血馬，這樣做大概漢軍就會解圍而去。如果到時漢軍還要繼續強攻，咱們再力戰而死，也還來得及。”
貴族們揹著國王達成了一致的意見。
此時大宛王因為外城失守，退入內城中，正準備憑藉內城堅固的城牆死守，沒想到後院起火，貴族們帶著親兵殺了進來，指著大宛王說：“要不是你殺了漢使團，大宛國怎麼會有今天之災呢？今日借你的人頭一用，好與漢軍和談。”說罷，不等回話，幾把利刀就在大宛王身上戳了幾個窟窿，大宛王當然氣絕身亡。
大宛貴族們派出代表去見李廣利，帶上大宛王的人頭，對李廣利說：“截殺漢使的命令，乃是大宛王下達的，現在我們已經把大宛王的人頭獻上。貴軍如果不再進攻的話，我們就交出汗血馬，任由你們挑選，併為貴軍提供糧食。如果你們決意要再戰的話，我們將殺死所有的汗血馬，而且我們已經向盟國康居國請求援助，康居的援軍很快就會到來，到時內外交攻，結局尚未可知呢。”
此時漢軍已經偵察到康居國的軍隊已經出動，到了大宛國邊境地區。康居軍隊見漢軍人數眾多，武器精良，心中思忖不是對手，所以按兵不動，靜觀事態的發展。
李廣利一想：攻破外城就花了四十天的時間，要攻破貴山城內城也不是容易的事，搞不好打得精疲力竭時，康居國軍隊在背後插上一刀，就可要吃大虧。再說，首惡元兇大宛王已經被誅殺，而且大宛貴族們都答應要獻上汗血馬，這出征的任務也就算是圓滿完成了。於是同意與大宛國媾和。
大宛國將所有的汗血馬拉來讓漢軍挑選，總計挑選了數十匹上等的良馬，中等馬匹以及母馬共計三千多匹，以做為繁衍所用。同時立了一個親漢派的貴族昧蔡為大宛國新的國王。
還有一位戰爭元兇尚未抓獲，這就是大宛東部重鎮鬱成城的統治者鬱成王，鬱成王是殺害大漢使團的直接元兇。
漢軍繞過鬱成城直接兵臨貴山城下，只留下校尉王申生率領千餘人的小部隊監視鬱成城。鬱成王見漢軍的兵力很少，心中大喜，就率領三千人的軍隊發動襲擊，結果這支千餘人的漢軍小部隊除幾個人逃脫之外，全軍覆沒。
李廣利大怒，派上官桀率軍隊回攻鬱成城。鬱成城的防禦工事遠不及貴山城，守軍又少，被漢軍打得大敗，鬱成王落荒而逃，一直逃入康居國。上官桀緊追不捨，一直追擊到了大宛國與康居國的邊境。
此時大宛已經戰敗，康居國王悄悄地把準備援助大宛的軍隊撤了回來，慶幸自己沒有貿然出兵大宛，否則自己豈不是第二個大宛王嗎？可是鬱成王卻逃到康居國來了，怎麼辦？要是不交出鬱成王，難保漢軍不會殺進康居。“他孃的，”康居國王跳了起來：“大宛人自己都把國王給殺了，我何必為了一個鬱成王來得罪大漢呢？”
鬱成王還幻想在康居國的幫助下殺回大宛，沒想到卻被綁赴上官桀處。上官桀派了四名騎兵將鬱成王押解到李廣利的司令部，這四名騎兵邊押送邊商議：“這個鬱成王是殺害咱們漢使的元兇，所有人對他都恨之入骨，這麼押解他回去，真是太便宜他了，不如一刀咔嚓算了。”
大家都覺得好，於是其中一名騎士把刀一亮，往鬱成王腦袋就是一刀，拎著首級去覆命了。
李廣利大軍凱旋而還。
然而，從玉門關到大宛，又從大宛回到玉門關，沿途是漢軍士兵累累的屍骨。這條漫長的道路，乃是通往死亡之路。
第一次西征出玉門關時是數萬人，回到玉門關僅剩下數百人。
第二次西征出玉門關時約有十萬人（徵發的各類戰鬥人員六萬多人，還有自願參加的熱血青年，還徵發天下“七科”作為運輸隊伍，這支運輸隊伍估計不下數萬人），回到玉門關僅剩下一萬多人。
如果說第一次行軍是因為飢渴、疲勞以及惡劣的環境所致的重大傷亡，那麼第二次西征則是人為因素佔主要。《漢書》記：“後行，非乏食，戰死不甚多，而將吏貪，不愛卒，侵牟之，以此物故者眾。”貳師將軍李廣利，身為主帥，縱容手下將吏虐待士兵，就因為這些士兵是來自社會最底層，致使數萬名士兵在不缺糧食的情況下，拋屍在荒郊野嶺，使得這次行軍，成了一次名符其實的死亡行軍。
十萬漢軍屍骨鋪就了李廣利的綿繡前途。李廣利受封“海西侯”。
從趙破奴破樓蘭、車師到李廣利二徵大宛。漢帝國終於將勢力楔入西域，並在西域的輪臺、渠犁兩地