Chiến tranh Hán–Đại Uyên
Viễn chinh lần hai

Quan lại nhà Hán muốn giải tán quân viễn chinh Lý Quảng Lợi để tập trung nguồn lực đánh Hung Nô. Tuy nhiên Vũ đế lại do lo ngại việc không khuất phục được xứ Đại Uyên sẽ khiến nhà Hán đánh mất thanh danh nghiêm trọng với các nước Tây Vực. Năm Thái Sơ thứ 3 (102 TCN), Vũ đế cấp cho Lý Quảng Lợi 6 vạn tân binh mới chiêu mộ từ các đại lao cùng với 3 vạn thớt ngựa cũng như một lượng lớn gia súc bao gồm 10 vạn con bò và 2 vạn lừa và lạc đà. Trong lần viễn chinh này, quân Hán gần như không phải gặp trở ngại nào với các nước nhỏ ở khu vực bồn địa Tháp Lý Mộc.
Phấn lớn các nước nhỏ đều đầu hàng sau khi nhìn thấy quy mô quân Hán. Duy chỉ có nước Luân Đài là có chống cự nên Lý Quảng Lợi đã cho hạ lệnh tàn sát dân chúng sau khi phá được thành. Dù không gặp phải thất bại lớn nào và đã đi vòng qua Úc Thành, quân Hán vẫn mất hơn phân nửa trước khi đến được Đại Uyên. Sau khi đến thành Nhị Sư, quân Hán bắt đầu bao vây thành. Hơn 2.000 kỵ binh nước Ô Tôn cũng đã đến theo yêu cầu của Hán Vũ đế nhưng họ lại từ chối tham chiến do lo sợ như thế sẽ xúc phạm một trong hai bên. Quân Đại Uyên tập trung cố phá vỡ vòng vây nhưng đã bị cung nỏ quân Hán đánh bại dễ dàng. Lý Quảng Lợi hạ lệnh cho binh sĩ đào đất, chuyển dòng chảy con sông vốn chảy qua thành phố, cắt đứt nguồn nước vì trong thành không có giếng. Sau hơn 40 ngày, quân Hán phá được vòng thành bên ngoài và bắt được tướng địch là Tiễn Mi. Các quý tộc Nhị Sư buộc phải rút vào thành nội và quyết định đưa ra các điều khoản đầu hàng. Họ giết chết quốc vương Vô Quả dâng đầu cho Lý Quảng Lợi. Sau đó, họ đề nghị sẽ nộp cho Lý Quảng Lợi tất cả ngựa mà ông ta muốn cũng như lương thực với điều kiện quân Hán phải rút. Nếu như không được chấp thuận, họ sẽ giết toàn bộ số ngựa. Lý Quảng Lợi buộc phải đồng ý với những điều khoản cầu hoà, chọn lấy mấy chục thớt ngựa thượng đẳng, hơn 3.000 thớt ngựa trung đẳng cũng như lương thực, lại lập một người có quá khứ thân cận với nhà Hán là Muội Thái (昧蔡) làm quốc vương, rồi khải hoàn ban sư.
Khi lên đường về Đôn Hoàng, Lý Quảng Lợi nhận ra rằng các thành trì dọc đường không thể cung cấp đủ lương cho quân đội. Vì thế ông hạ lệnh tách thành nhiều nhóm, một số đi theo tuyến phía bắc trong khi số còn lại theo tuyến phía nam. Một nhóm chỉ bao gồm khoảng 1.000 người do Vương Thân Sinh cùng Hồ Sung Quốc chỉ huy đã vây đánh Úc Thành. Sau nhiều ngày bị bao vây, dân chúng trong thành tập hợp hơn 3.000 người đã đột kích và đánh bại quân Hán. Quân Hán đại bại, một số binh sĩ chạy trốn đến cấp báo cho Lý Quảng Lợi. Lý Quảng Lợi sau đó hạ lệnh cho Thượng Quan Kiệt dẫn quân đánh Úc Thành. Thấy quân Hán quá đông, vua Úc Thành quyết định chạy trốn đến nước Khang Cư, người Úc Thành dâng thành đầu hàng ngay sau đó. Sau khi người nước Khang Cư nhận được tin Đại Uyên thất thủ trước quân Hán, họ đã vội vã giao nộp vua Úc Thành cho Thượng Quan Kiệt và ông này bị giết ngay sau đó.
Quân Hán không gặp phải sự chống cự nào khác trên đường về Ngọc Môn quan. Nghe tin Đại Uyên thất thủ, vua chúa các nước Tây Vực liền sai khiến họ hàng thân thích của mình tháp tùng quân Hán về Trường An nhằm bày tỏ sự tôn kính với Hán Vũ đế. Họ vẫn bị giữ lại ở Trường An làm con tin. Bất chấp thành công chung của cuộc viễn chinh lần thứ hai, luôn được cung ứng đầy đủ và chỉ mất một phần nhỏ binh sĩ vì giao tranh, toàn bộ chiến dịch đã bị hủy hoại bởi tham nhũng. Những binh sĩ vốn là phạm nhân trong lao ngục và nằm vào tầng lớp bị xã hội ruồng bỏ, không được các tướng lĩnh và sĩ quan chăm sóc, thay vào đó hàng tướng lĩnh lại lạm dụng, ăn bớt lương thực, gây ra bất mãn trong quân, khiến nhiều người đào ngũ. Kết quả là khi về đến nơi, Lý Quảng Lợi chỉ còn hơn vạn quân cùng 1.000 con ngựa phù hợp cho nghĩa vụ quân sự. Mặc dù vậy, Vũ đế vẫn coi đây là những tổn thất có thể chấp nhận được trong chiến thắng trước Đại Uyển và đã không ra lệnh truy cứu và trừng phạt những người có trách nhiệm. Những người sống sót đã được trao thưởng hậu hĩnh. Lý Quảng Lợi được phong làm Hải Tây hầu. Triệu Đệ được phong làm Tân Tri hầu. Thượng Quan Kiệt được phong làm thủ quỹ.