在汉武帝天汉二年，也就是公元前99年，司马迁47岁。因为上次匈奴拒绝送马的事情，让汉武帝很是生气，汉匈关系又紧张起来，汉朝与匈奴的战端重开，汉武帝派兵讨伐匈奴。就是这次与匈奴开战，引发了后来司马迁命运的转变，那么在与匈奴的作战中，到底是什么事件改变了司马迁的命运轨迹呢？
李陵的父亲李当户，是“飞将军”李广的长子。也就是说，李陵是李广的孙子。
李陵比司马迁小十一岁，他当郎官的时候，擅长骑马射箭，热爱同事，对身份低下的人，也谦虚有礼，人缘极好。武帝大概是自觉愧对李陵的先人，又认为他有“飞将军”李广的风范，就命他率领八千骑兵，深入匈奴两千里，虽然没有和匈奴作战，却带回了沿途的地形资料。武帝高兴地封他作“骑都尉”，让他带五千士兵，在酒泉、张掖，教士卒骑马射箭，防范匈奴南下。
“贰师将军”“凯旋”的这年，匈奴单于死了，新单于刚上任，武帝就想以破大宛的余威，再次发动对匈奴的战争。
新单于认为一上任就打仗不太好，于是派人求和，表示想交换汉匈双方的人质。
第二年（公元前100年）武帝派苏武带着被拘留在汉朝的匈奴使者，到匈奴交换被拘留在当地的汉使，还带了大批礼物，匈奴一见汉朝这么客气，反而傲慢起来，以为汉朝怕他们；匈奴蛮横地把苏武押送到北海（今俄罗斯境内的贝加尔湖）一带去放羊，汉朝与匈奴的和谈就此破裂。
天汉二年，公元前99年秋天，匈奴发动了对汉朝的进攻，汉武帝就任命他的宠妃——李夫人的哥哥——李广利为主帅去抗击匈奴。当然汉武帝的目的还是想让李广利借着军功出名。同时，为了保证李广利打仗的顺利，汉武帝让当时的一位名将李陵去为李广利“将辎重”，实际就是搞后勤保障。但是李陵不愿意，他心劲很高，认为自己作为一个将军，一代名将之后，去为一个不懂军事的人搞军事后勤，真是对自己莫大的耻辱。
李陵公开提出来，他愿意带他的五千步兵单独出征，横行匈奴，这让汉武帝心里很不满，他觉得李陵太不给面子。所以就说：“你此行任务重大，可是朕没有多余的骑兵派给你。”
那言外之意说，你要出征你就带你的五千步兵出征。但当时与匈奴作战，非得以骑兵出击，行动迅速飘忽，才有胜算。李陵没有明白武帝的心思，他见皇上同意了，欣喜万分，就信心百倍地向武帝保证。
就这样，李陵就带着他的五千步兵出征了。这五千步兵，都是训练有素，平日跟随李陵身经百战的荆楚壮士，非常勇敢、非常能打仗。到前线去以后，跟匈奴打仗，连打了几仗，连打连胜，消灭了几倍于他的匈奴敌人。回来向汉武帝报告了进军顺利的情况，武帝也很高兴。
看着汉武帝高兴，周围大臣都纷纷祝贺汉武帝：“哎呀！陛下得此良将，李陵不愧是名将之后！”
但是后来情况发生了急剧的变化，因为李陵的五千步兵，遇见了匈奴大单于带领的三万匈奴的主力。李陵确实很能打，五千步兵把大单于的三万军队杀死了几千人。大单于兵力虽然是六倍于李陵，但是占不到便宜，所以匈奴的单于就觉得李陵这个步兵太不简单，但一想三万人打不垮李陵的五千人，心里又过不去；紧急之下，他又派左右贤王调来了八万军队，加上大单于的军队一共是十一万骑兵，对付李陵的五千步兵。
李陵在这种情况下是且战且退，而且是越战越勇，最后打到匈奴的大单于都觉得这个仗打不下去。大单于就准备撤兵了，但是就在这个时候，发生了一个意外的突发事件。
李陵的一个部下，受了他上级的侮辱，一怒之下投靠了匈奴的单于，叛逃了，然后，就报告给单于两个重要的绝密军情：第一，李陵没有后援部队，你可以放心地打；第二，李陵的这个步兵之所以能够打，主要依靠的是他有一种可以连发连射的弓箭，叫弩机，它就是一种弓箭的升级改造版本，这个箭是用机器发射，可以连发连射的，说他弩机的箭快要用完了。
听了这样的情报，匈奴的单于觉得有希望了，他立刻召集军队对李陵发动总攻。李陵被困在山谷里。匈奴在山上，从四面八方向他们射箭。李陵率兵士一面抵挡如雨的飞箭，一面向南突围，50万支箭很快用光了，剩下的三千士兵弃了军车，砍下车辐当做武器，军官们用短刀与敌军搏斗，他们走进了峡谷。单于率兵赶来，封住了峡谷的出路，并且命令士兵借着山体的掩护向谷中投大石头，李陵军躲闪不及，死伤惨重，无法继续与众多的匈奴兵力抗衡了。
这天黄昏，李陵脱下戎装，换上便表独自走出营寨，他要凭自己一个人的力量去取单于的首级，许久许久，李陵都还没有回来，将士们忐忑不安地等待着、猜测着，十分担心他的安危。终于，他回来了，手中空空，满脸悲愤之色，“败了，失败了！该死啊！”他长叹一声，望着面前随他出生入死的将士们，他觉得心里有愧。可是局势已经发展到了这个地步，他李陵已经无法挽回了，其实，这能怪他无能，能怪他没有尽力吗？以五千兵力，与八万敌军抗衡，周旋于敌军的领地，前有强敌，后无援军，五千将士孤军奋战，杀敌无数，已经耗尽了所有的气力。
可是朝廷呢？竟然对他们的生死不闻不问，此地距汉朝的边境不过一百来里了，李陵军死战峡谷的消息早传到了汉廷，可是汉武帝竟没有派一兵一卒去支援他们。面对惨局，李陵满心悲愤。一名军吏劝他投降，被李陵严厉拒绝，最后，李陵认为让大家与其在这里等死，还不如去突围碰碰运气，也许真活下来了呢？想着，他便分给将士每人二升干粮，一片冰，准备在晚上开始行动。
到了夜半时分，李陵和他的副手上了马，向峡谷的出口冲去，后面仅仅有十多个人跟随着，敌军却有数千人追了上来，一番殊死搏斗之后，他的副手战死了，李陵自叹无颜再见天子，遂下马投降了。
李陵兵败投降的消息传到汉武帝耳中的时候，汉武帝非常震怒，而那些朝廷大臣们，看着汉武帝生气，又转过来纷纷咒骂李陵，说李陵本来就不是个好人。
这个转变，让司马迁感叹：官场真是残酷，毫无公道可言。当初武帝不肯给李陵足够的兵力，李陵不在意，以五千步兵，就孤军深入匈奴主力，并接连打了这么多胜仗。
虽然他在久等不到后援的情况下，含恨投降，但总算保全了四百个部下逃回来了。算算李陵以五千步兵，面对超过他十倍的匈奴，还能歼灭将近两万的敌人，这等战果，比起这场战争的主力——李广利，他以三万兵力，只杀敌一万，不知要超出多少？何况李广利被匈奴截杀，最后突围出来，还损失了一万八千多个士兵！
司马迁觉得李陵虽败犹荣，李广利虽胜犹败。
司马迁感到更看不顺眼的是，那些身负国家重任的大臣，对李陵失败的原因和李陵的战功，应该看得比自己清楚，可他们却只会投武帝所好，在李陵失利的时候，落井下石，无中生有地辱骂李陵。