第三天，联军前进，距城三里扎阵。

向前望去，单于城上遍布五彩旗幡，数百人披甲站立于城上，又有百余骑在城下来往驰骋，以耀兵威。

城门口还有百余步兵摆成鱼鳞阵，操练演习（据考证是败逃后被郅支单于收留的罗马士兵）。

城上人还不停向联军叫喊：&ldo;前来进攻啊！

&rdo;如此等等，反而暴露出郅支单于的胆怯和心虚，这就像人走夜路大声叫唤，给自己壮胆而已。

正观望间，匈奴骑兵百余人朝联军阵前驰来，汉军把弩机瞄准来人，匈奴兵掉转马头跑了回去。

陈汤命令联军向城门口的骑兵步兵放箭，吓得那些人都跑回城中。

甘延寿、陈汤亲自击鼓，诸军立时齐向前冲，直扑城下，穿堑攻城，以劲弩she得楼上披甲兵士跑往楼下。

由于土城外有木城，匈奴兵从木城栅格里向外she箭，杀伤不小。

联军纵火烧掉木城，天黑时数百骑匈奴禁不住大火灼烧，趁黑往外逃，全被迎头she杀。

郅支单于刚开始知道汉兵来到的消息时，本来想逃跑。

但他怀疑康居人怨恨自己而作汉兵的内应，又听说敌国乌孙及其他城郭国都出兵助汉人征伐自己，感觉无所逃遁。

当时他已经带人出城，思前想后，决定回城坚守，对左右说：&ldo;汉兵远来，不能久攻。

&rdo;郅支单于身披甲胄在楼上指挥，他几十个大老婆小老婆（阏氏夫人）也很英勇，都操弓向汉军she箭。

联军矢发如雨，一只箭不偏不倚已中郅支单于大鼻子，几十个夫人也死伤殆尽。

郅支单于勉强支持，下城骑马，逃入内城。

半夜，木城被联军攻陷，守城匈奴兵向城外大呼，当时还有亲匈奴的万余康居骑兵绕城环行，声援匈奴。

黎明时分，四面火起，联军士兵大喊登城，锣鼓惊天动地，汉军推着攻城车攻进土城中。

见势不好，康居兵逃走。

汉兵攻入内城，到处纵火，联军士兵蜂涌入内，格斗中郅支单于被杀，脑袋为汉兵杜勋一刀割下。

此次战役，共斩单于阏氏、太子、名王以下一千五百多级，生俘一百四十五人，投降的匈奴有一千多人。

大胜之后，甘延寿、陈汤给汉元帝发去那封流传千古、扬眉吐气的疏奏：

&ldo;臣闻天下之大义，当混为一。

匈奴呼韩邪单于已称北藩，唯郅支单于叛逆，未伏其辜，大夏之西，以为强汉不能臣也。

郅支单于惨毒行于民，大恶逼于天。

臣延寿、臣汤将义兵，行天诛，赖陛下神灵，阴阳并应，陷阵克敌，斩郅支首及名王以下。

宜悬头槁于蛮夷邸间，以示万里，明犯强汉者，虽远必诛！

&rdo;

此雄辞壮语，想必非军中文书所为，是由陈汤自己亲自撰写，史中明载陈汤&ldo;善属文&rdo;，后来他还不断替人&ldo;写状子&rdo;，因此可以想见这位文武全才的大汉将军当时果真是&ldo;气吞万里如虎&rdo;。

功高赏微　后事默默