李广利的主力部队绕过郁成城，前往贵山城时，校尉王申生、曾任鸿胪的壶充国等千余人到达郁成，向守军索要食物和饮水遭拒。郁成守军窥知申生军人少，便于清晨以三千人突袭，杀死王申生等人，仅数人脱逃回主力部队。李广利令搜粟都尉上官桀率兵攻破郁成，郁成投降，郁成王逃往康居。上官桀追至康居，康居闻汉军已打败大宛，遂交出郁成王，后为桀部属上邽骑士赵弟杀死。此役汉军战死者不多，也不缺粮，但由于将官贪腐、不体恤士卒，回到玉门关仅万余人，军马千余匹，损失不可谓不重。
影响.汉武帝知胜利大喜，封广利为海