郅支单于派使者前来询问:“汉朝的军队为什么来到这里?”汉军回应说:“单于您上书说:‘处境艰难,希望归附强大的汉朝,亲自入朝拜见。’天子怜悯单于,舍弃了大国,委屈自己住在康居,所以派都护将军来迎接单于和您的妻子儿女。(当时,甘延寿只是西域都护,因为率领军队,所以被称为将军。到了光武帝时期,就任命贾复为都护将军。贾复的都护之职,大概是负责统领众将 )我们担心惊扰到您身边的人,所以不敢直接到城下。”使者多次往来沟通,甘延寿、陈汤趁机责备他们说:“我们为了单于远道而来,到现在却没有看到有名望的王公、大臣来拜见将军,接受命令,(师古注:名王,指匈奴诸王中地位尊贵的;受事,指接受命令并办事 )单于为什么如此轻视大事,不遵守待客的礼节呢!我们的军队远道而来,人和牲畜都疲惫不堪,粮食也快吃完了,恐怕无法顺利返回,希望单于和大臣们慎重考虑对策!”
第二天,汉军向前推进,抵达郅支城的都赖水边,在距离城池三里的地方,停下扎营,摆开阵势。只见单于城上插着五彩的旗帜,数百人穿着铠甲登上城墙;又有一百多名骑兵在城下往来奔驰,还有一百多名步兵在城门口排列成鱼鳞阵(师古注:说他们排列紧密,形状像鱼鳞一样 ),进行军事演练。城上的人还向汉军呼喊:“有种的过来决战!”一百多名骑兵冲向汉军营地,汉军营地的士兵们都张弓搭箭,瞄准他们,骑兵见状便退了回去。汉军还派了一些吏士向城门的骑兵、步兵射箭,这些骑兵、步兵都退回了城中。甘延寿、陈汤下令:“听到鼓声,就冲向城下,从四面围城,各自守住自己的位置,挖地道,堵塞城门,盾牌兵在前,戟兵和弩兵在后,仰射城楼上的人。”城楼上的人纷纷往下跑;土城外还有一层木城,从木城中射箭,杀伤了不少城外的汉军。城外的汉军就拿柴草去烧木城(孔颖达说:薪,就是樵,大的樵叫薪。《诗经》说:砍伐薪柴该怎么做?没有斧头可不行。因为薪比较大,所以要用斧头 )。夜里,几百名骑兵想要出城突围,汉军在城外迎击,将他们全部杀死。
起初,郅支单于听说汉军来了,想要逃走,但又怀疑康居王怨恨自己,会与汉军里应外合,又听说乌孙等国的军队也都出动了,自认为无处可去。郅支单于已经出城,又退了回来,说:“不如坚守城池。汉军远道而来,不可能长时间攻打。”于是,郅支单于亲自穿上铠甲,登上城楼,他的多位阏氏、夫人几十人都拿着弓箭射击城外的汉军。城外的汉军射中了郅支单于的鼻子,不少夫人也被射死;郅支单于只好下了城楼。半夜时分,木城被攻破;城中的人退到土城,登上城墙呼喊。当时,康居的一万多骑兵,