出兵报复，率领部众向西迁居于康居，受到康居庇护。康居为借其威名称霸西域，屡借兵与其攻掠汉朝属国乌孙及大宛等。建昭三年秋，陈汤矫诏调发屯田兵士和西域各国军队共4万人远征郅支单于，胁迫上司西域都护府校尉甘延寿服从其事。大军既发，遂克郅支城（今哈萨克斯坦塔拉兹），全歼郅支单于及其本部部众3千人。大捷后，两人上疏朝廷“臣闻天下之大义，当混为一。匈奴唿韩邪单于已称北藩，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，