延寿陈汤，集合胡汉兵马，合计有四万余人。
集合军队的同时，延寿陈汤又上疏自劾矫制之事，并陈言兵状。即日引兵分行。分别为六校。其中三校从南道越过葱岭，径奔大宛。其余三校都护自将，从温宿国出发，自北道入赤谷。经过乌孙，进入康居界。至滇池西。而康居副王抱滇将数千骑寇赤谷城东。杀掠大昆弥千余人，抢夺畜产甚多。从后面与汉军相遇，竟然寇盗汉军后面的辎重，陈汤纵胡兵攻击他们。杀四百六十人，得其所略民众四百七十人。还付大昆弥。其马牛羊留下以充军食。又捕得抱滇贵人伊奴毒，入康居东界，令众军不得为寇。暗地里令人叫康居贵人屠墨来见。谕以威信，与他饮盟遣去。径直引军前行。至离单于城大约六十里的地方止住扎营。复捕得康居贵人具色子，以他为向导。具色子是屠墨的舅舅，都怨恨单于。于是尽知郅支单于的情状，明日，引军行，离城三十里止营。单于遣使者问汉兵为什么到来，回应说：单于上书说居处困顿，愿归计强汉。身入朝见。天子哀悯单于弃大国之威，屈意于康居。因此使都护将军前来迎接单于妻子。
汉军恐怕左右惊动，因此未敢至城下。派使者数次往来相答报。延寿陈汤因此责让单于。我为单于远来，而至今竟没有名王大人来见将军计事。单于为什么忽然失了大计，失了客主之礼呢？我们兵来道远，人畜都疲惫至极，而且粮食将尽，恐怕不能自己回去了。希望单于与诸大臣赶快拿出办法来。
第二天，引军前至郅支城前赖水上，离城三里，止营布阵。望见单于城上立五彩旗帜。数百人背甲守城，又出动百余骑在城下往来驰骋，步兵百余人夹门摆成鱼鳞阵。讲习用兵。城上更有人招手对汉军说：来和我决斗啊。城下百余骑飞驰至汉营，想要冲营。营中军士，皆张弓持满，指着他们，骑兵只好引退。汉营却遣吏士箭射城门骑步兵。骑步兵皆入城。延寿陈汤令军中闻皷音，皆冲至城下。四面围城。各有所守。穿墙塞门户，盾牌在前，戟弩随后。仰射城楼上的人。城楼上的人就走到下面的木制城楼去了。木制城楼在土城墙外，从木城中向外射箭，颇杀伤汉军。汉军就多准备薪柴，火烧木城。
至夜，有数百骑欲冲出，汉军迎击，将他们悉数射杀。
起初，单于听说汉兵至，准备逃走。怀疑康居怨恨自己。为汉军的内应。又听说乌孙诸国兵皆发，自以无处可去，已出复还，以为不如坚守，汉兵远来，不能久攻。于是单于背甲上楼，诸夫人阏氏数十人，皆张弓射汉军。汉兵射中单于鼻，诸夫人大