夏季，六月，漢武帝劉徹任用御史大夫韓安國為護軍將軍，衛尉李廣為驍騎將軍，太僕公孫賀為輕車將軍，大行王恢為將屯將軍，太中大夫李息為材官將軍，率領戰車騎兵、材官步兵三十多萬藏匿在馬邑旁邊的山谷中，約定等匈奴單于進入馬邑發兵出擊。

暗中派聶壹為間諜，逃入匈奴，對匈奴單于說：“我能斬殺馬邑縣令、縣丞，獻城歸降，可以得到馬邑全部財物。”

匈奴單于信任，以為說的有道理而同意。聶壹乃返回馬邑，斬殺罪犯，假裝是縣令、縣丞的首級，把二人首級懸掛在馬邑城下，讓匈奴使者觀看，讓使者當證人，說：“馬邑長吏已經死了，可以速來！”

於是單于穿過邊塞，率領十萬騎兵進入武州塞。走到離馬邑還有一百多里地，看到牲畜在野外遍佈都是而沒有一個放牧的人，感到很奇怪。單于乃下令攻擊烽火亭，抓到雁門尉史，想要殺死他，尉史乃告訴單于漢兵埋伏的地點。

單于大吃一驚說：“我本來就有點懷疑。”乃領兵撤退，離開邊境說：“我得尉史，真是天意啊！”

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單于任用尉史為天王。邊塞傳話說單于已經離去，漢兵追到邊塞，想了一下估計追不上，就班師回朝。王恢指揮其他軍隊從代地出擊匈奴輜重，聽說單于掉頭返回，有大隊人馬，也不敢出擊。

漢武帝對王恢勃然大怒。王恢說：“開始，約定匈奴進入馬邑城，生力軍與匈奴單于交戰，而臣負責攻擊匈奴輜重，可以獲勝。現在單于沒有到馬邑而撤軍，臣因為三萬人軍隊打不過對方，只能自取其辱。我本來就知道撤軍而自己會被斬首。但是卻保全陛下戰士三萬人性命。”

漢武帝於是交付廷尉審理，廷尉判決“王恢臨陣膽怯，應當斬首示眾。”王恢暗中賄賂向丞相田蚡賄賂千金，求他給自己開脫罪名，田蚡不敢向漢武帝說此事，而對太后說：“王恢為馬邑之圍的主謀，現在事情不成而誅殺王恢，是為匈奴報仇雪恨罷了。”

漢武帝朝見太后，太后把田蚡的話告訴了漢武帝。漢武帝說：“王恢是馬邑之謀的提出者，因為聽了他的建議，所以徵調天下士兵幾十萬，況且即使單于沒有抓到，王恢所率領的部眾可以攻擊匈奴輜重，仍然可以安慰將士士大夫之心。現在不誅殺王恢，無以向天下人謝罪。”

於是王恢聽說，就在監獄中自殺。從此以後匈奴斷絕與大漢和親，攻擊當路塞，常常入侵漢朝邊境，不可勝數；但是匈奴還貪戀喜愛邊境上的互市市場，嗜愛漢朝財物；漢也不關閉關市，投其所好。