就这样，贰师将军李广利再次出征，由于士兵很多，所以经过的小国没有不迎接的，纷纷都给汉军献上食物。

汉军抵达仑头，仑头国不肯投降，攻打几天以后，仑头城坡，汉军大肆屠杀。

此后再向西去，汉军没有遇到什么阻拦而顺利到达大宛王城，这时汉军有三万人。

大宛军队迎战汉军，汉军射箭将其打败，大宛军队逃回城里，凭城坚守，贰师将军的军队准备攻打郁成，又担心停滞不前会让大宛想出什么诡诈的办法，于是先到大宛城，挖开它的水源引到别的地方，大宛深受其害。

汉军将大宛城包围，攻打了四十多天，外围城墙毁坏，大宛贵族官员中的勇将煎靡被俘。

大宛人非常害怕，都逃到了中城。

大宛贵族官员一起商量对策，说道：“汉朝之所以进攻大宛，就是因为大宛王毋寡藏匿了良马，还杀死了汉朝使者。现在如果杀了大宛王毋寡，再献出良马，汉军就会解围离开；如果汉军不解围离开，那我们再奋力战斗而死也不晚。”

大宛的贵族官员们都认为有道理，于是一起将国王毋寡杀死，派出其中一位贵族官员拿着国王的头到贰师将军李广利那里，和他约定说：“汉军不要攻打我们。我们献出所有良马，任由你们挑选，还为汉军提供食物。如果汉军不同意，我们就把良马全部杀掉，而康居的救兵也快要到了。救兵一来，我们在里面，康居军队在外面，内应外合同汉军作战。希望汉军仔细考虑我们的建议，怎么样？”

这时，康居的侦察兵也打探到汉军的情况，见汉军还非常强盛，也不敢再前进。

贰师将军李广利和赵始成、李哆等人商量说：“听说大宛城内刚找到了汉人，懂得挖井，此外他们城中的粮食还有很多。我们之所以来到这里，就是为了诛杀罪大恶极的毋寡。如今毋寡的头已经在这了，如果这样而还不答应撤围，那么他们就顽强抵抗坚守，而康居的军队等到汉军疲乏就会救援大宛，肯定会打败我们。”

汉军的军官都认为是这样的道理，于是同意了大宛的要求。

于是大宛献出他们的良马，让汉人自己来挑选，又拿出很多食物送给汉军。

汉军挑走了几十匹良马，以及中等以下的公马和母马三千多匹，还立了大宛贵族中一位以前与汉使者关系和善的名叫昧蔡的人为大宛王，和他订立盟约撤兵而还。汉军始终也没有进入大宛的中城，就撤军回了汉朝。

起初，贰师将军李广利从敦煌西边出发时，认为人员太多，沿途的国家无法供给充足的食物，于是兵分几路，分别从南、北两路前进。

校尉王申生、原鸿胪壶充国等率领一千多人，从另一条路去了郁成。

郁成人坚守城池，拒绝为汉军提供食物。

王申生离开大部队二百里远，自恃有大军做后盾而轻视郁成，责备郁成不提供粮草。

郁成人拒绝献出粮食，又侦查到王申生的军中人数每天都在减少，就在一天早晨，出动三千人突袭汉军，将王申生等人杀死。

汉军大败，只有几个人逃了出来，跑到了贰师将军李广利那里。

李广利命令搜粟都尉上官桀率军前去打败郁成。郁成王逃到了康居，上官桀追击到康居。

康居人听说汉军已经攻克了大宛，于是把郁成王献给上官桀，上官桀命令四名骑兵把郁成王捆好，押解到贰师将军那里。

四名骑兵彼此商议道：“郁成王是汉朝最为痛恨的人，如果途中逃走的话，就耽误大事了。”