霍去病对外讨伐匈奴以来吃的第一个大败仗。不光如此，一些西域小国如轮台等，得知汉军讨伐大宛失败，也不再把大汉放在眼里，驱逐，侮辱汉朝使节之事，时有发生，有的又重新与匈奴取的联系。
汉武帝当机立断下令李广利不得进关，令桑弘羊负责军需，调十万匹军马，十万头牛和骆驼运输物质，同时还有五十万只羊作为随军的肉食运往敦煌，至于调用的军队足足有6万，全国各地各郡的无赖，恶少年，罪犯也发往参军，很快这些物质和军队就从四面八方源源不断的往敦煌汇集。汉武帝听说大宛人饮水都是接自城外，还特意派了几名水利专家同行。
李广利再征大宛，已不是第一次的情况可比。6万大军，数万运送辎重的民夫，浩浩荡荡的在沙漠中行进，好象一股势不可挡的洪流。这次吸取了上次的教训，未走前次经楼兰的老路，而是绕道盐泽以北，抵达了轮台国。早在出发前，汉武帝就下令：轮台！弹丸小国，竟敢效大宛，郁成与大汉为敌！夷平其城池，屠尽其男女！让西域各国知道天朝的威严！
李广利的大军突然出现在轮台城下，轮台王尚未作出任何防御准备。等他得到禀报时，想关城门都来不及了。汉军前锋已像潮水一样涌进城内，挥军屠掠了全城。不到两日，轮台数万人口即被屠戳一尽。城内能够被带走的粮食细软，全为汉军所得，其余房屋财产被付之一炬。轮台从历史上消失了。
轮台被汉军夷平的消息在西域国家中不径而走，沿途各个国家无不恐惧。原来已经效仿轮台接纳匈奴使节的，纷纷驱逐了匈奴人。等汉军到达，既派出迎宾队伍，远远迎出数里之外。对汉军需要的粮食和饮水，更是主动供给。
汉军到达郁成城下，发现这里已经是一座空城，郁成王得知汉军前来，慌忙率领部族逃离家园，迁往大宛了。汉军一把火把郁成烧了个精光。然后潮水般的涌往西方，涌往大宛都城。
大宛被蜂拥而来的汉军围的水泻不通，层层相叠黑压压一片望不到边。汉军每天从朝至暮，四面不断的攻城，冲击各个城门，城外的壕沟几乎塞满了汉军的尸体。城内的大宛人也已经筋疲力尽，男女老少全上了城头，他们知道如果城破，等待自己的将是什么。又过了几日，汉军的水利专家找出了大宛城的水道，大宛城内没有水井，吃水全靠从外面河流引进来，虽然开战前做了巧妙的隐蔽，但还是被发现，汉军连夜切断了水管。为了给大宛人造成难以恢复的破坏，又挖掘了一条新的河道，堆砌起沙坝，迫使原来的河流改道远离大宛城。
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