他投降的时候，狐鹿姑单于亲自为他松绑，拍着他身上的尘土，拉着他的手。
李广利到达单于庭，获得了极大的优待，后来得到消息说李广利的妻女已经被刘彻诛杀，狐鹿姑单于将自己的女儿嫁给了李广利。
李广利得到的厚待让服务匈奴的卫律十分眼红，几年之后，卫律趁狐鹿姑单于卧病，以胡医诬陷李广利，狐鹿姑单于听信谗言，下令处死李广利。
李广利死前留下一句狠话，他说，“我死必灭匈奴。”
李广利死后没多久，匈奴遭受天灾，狐鹿姑单于以为这是李广利的诅咒受致，特地为李广利恢复名誉，享受香火。
受李广利降匈影响，公孙敖，赵破奴一并被处理。
李广利的失利，最终让刘彻重新打量自己多年以来的伐匈策略，打量的结果是，出台了谢幕前最为有名的一份诏书，也是中国历史上首份此类型的诏书-----皇帝罪己诏。