陈汤为人深沉智勇，&ldo;多策谋，喜奇功&rdo;，一路上每经过城邑山川，都要登高望远，观察地形。

到西域都护治所以后，陈汤对甘延寿说：&ldo;夷狄之人畏服强者是他们的天性。

西域本来就是匈奴的地盘，郅支单于又威名远闻，不时侵陵乌孙、大宛等国，又常常为康居国出主意四出劫掠，假设他哪天灭掉乌孙和大宛，挟众四处扩张，数年之间那些向汉朝进贡的城郭国家肯定都会被他灭掉。

而且郅支单于为人剽悍凶猛，喜好征伐，屡战屡胜，长久姑息，以后必为西域大患。

郅支单于虽然所在绝远，但匈奴传统上没有坚城劲弩的守备，如果我们调发屯田兵士，加上乌孙国士兵，出其不意直攻其城，他跑也没地方去，守城也不足自保，千载之功，一朝可成。

&rdo;甘延寿觉得陈汤话很有道理，想上奏朝廷请求发兵。

陈汤说，&ldo;朝廷那些公卿大夫议事，都是空讲道理侃侃而谈，肯定不会依从我们的计谋。

&rdo;甘延寿坚持要上奏。

正巧那些日子这位西域都护久病不愈不能听事，陈汤自己就假借朝廷名义征发西域各城郭国兵以及屯田的汉军。

直到城外大军调动纷纷，甘延寿才惊觉，想出外制止。

陈汤大怒，接剑怒叱甘延寿：&ldo;大队人马已经集结，你小子敢阻挡众军吗？&rdo;甘延寿无可奈何，就依势就势，一起部勒行阵，增加扬威、白虎、合骑三个纵队，共有军人四万多。

同时，他们上书自劾矫制出兵的情状，即日出兵。

四万大军分为六队。

三队从南道越过葱岭直向大宛，另外三队从北道入赤谷，经过乌孙，到达康居国境。

行进中赶上康居副王带数千骑人马侵掠赤谷城，他们不仅抢夺到大批畜产，还常常侵袭汉军。

陈汤命所部西域联军进攻康居副王，杀死四百多人，夺回被康居副王俘虏的赤谷城民，把俘获的牛、羊、马作为军粮。

到达康居东界后，又严禁军人抢掠当地人，并与当地的康居首领饮酒为盟，谕以威信。

大军势如破竹，一直到单于城六十里才停军立营。

同时，当地的康居人也怨恨郅支单于的残暴，把城内匈奴人的实情尽数告知给陈汤。

转日，大军又前行三十里，扎营待命。

直到此时，郅支单于才知汉兵已到眼前，慌得他急派使臣前来问询：&ldo;汉兵为什么来？&rdo;陈汤答：&ldo;天子可怜单于远弃国土，屈身于康居境内，现在派西域都护前来迎接单于一家回去，怕惊动单于，所以没有直接抵达城下。

&rdo;如此，双方使节往来数次问答。

甘延寿、陈汤觉得时机差不多了，攻城准备工作已经就绪，就责让郅支单于使臣：&ldo;我们为单于而远道前来，至今没有名王大人前来拜见听命，郅支单于怎么这么无礼！

我们兵来道远，人畜疲惫已极，军粮又快吃完了，恐怕这样子回不去，希望单于与大臣赶紧商量回复我们。

&rdo;

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。