弟并入朝为郎，此次受命出使，也知吉凶难卜，特与母妻亲友诀别，带同副中郎将张胜，属吏常惠，及兵役百余人，出都北去，径抵匈奴。既见且鞮侯单于，传达上意，出赠金帛，且鞮侯单于并非真欲和汉，不过借此缓兵，徐作后图。他见汉朝中计，且有金帛相赠，不由的倨傲起来，待遇苏武，礼貌不周。武未便指斥，既将使命交卸，即退出虏庭，留待遣归。偏生出意外枝节，致被牵羁，累得九死一生，险些儿陷没穷荒。
当武未曾出使时，曾有长水胡人子卫律，与协律都尉李延年友善。延年荐诸武帝，武帝使律通问匈奴，会延年犯奸坐罪，家属被囚，卫律在匈奴闻报，恐遭株累，竟至背汉降胡。又是一个中行说。匈奴正因中行说病死，苦乏相当人士，一得卫律，格外宠任，立封他为丁灵王。律有从人虞常，虽然随律降胡，心中甚是不愿。适有浑邪王姊子缑王，前从浑邪王归汉，浑邪王事见前文。嗣与赵破奴同没胡中，意与虞常相同，两人联为知己，谋杀卫律，将劫单于母阏氏，一同归汉。凑巧来了副中郎将张胜，曾为虞常所熟识，常私下问候，密与胜谋，请胜伏弩射死卫律。胜志在邀功，不向苏武告知，竟自允许，彼此约定，伺隙即发，适且鞮侯单于出猎，缑王虞常，以为有机可乘，招集党羽七十余人，即欲发难。偏有一人甘心卖友，竟去报知单于子弟，单于子弟，立即兴师兜捕，缑王战死，虞常受擒。且鞮侯单于，闻变驰归，令卫律严讯此案。张胜始恐受祸，详告苏武，武愕然道：“事已至此，怎能免累？我若对簿虏庭，岂非辱国？不如早图自尽罢！”说着，即拔出佩剑，遽欲自刎。亏得张胜常惠，把剑夺住，才得无恙。第一次死中遇生。武只望虞常供词，不及张胜，那知虞常一再遭讯，熬刑不起，竟将张胜供出。卫律便将供词，录示单于，单于召集贵臣，议杀汉使。左伊秩訾匈奴官名。劝阻道：“彼若谋害单于，亦不过罪及死刑，今尚不至此，何若赦他一死，迫令投降。”单于乃使卫律召武入庭，当面受辞。武语常惠道：“屈节辱命，就使得生，有何面目复归汉朝？”一面说，一面已将剑拔出，向颈欲挥。卫律慌忙抢救，抱住武手，颈上已着剑锋，流血满身，急得卫律紧抱不放，饬左右飞召医生。及医生趋至，武已晕去，医生却有妙术，令律释武置地，掘土为坎，下贮煴火，无焰之火。上覆武体，引足蹈背，使得出血，待至恶血出尽，然后用药敷治，果然武苏醒转来，复有气息。第二次死中遇生。卫律使常惠好生看视，且嘱医生勤加诊治，自去返报且鞮侯单于。单于却也感动，朝夕遣人问候，但将张胜收系狱中。
及武已痊愈，卫律奉单于命，邀武入座，便从狱中，提出虞常张胜，宣告虞常死罪，把他斩首，复向张胜说道：“汉使张胜，谋杀单于近臣，罪亦当死，如若肯降，尚可宥免！”说至此，即举剑欲砍张胜。胜贪生怕死，连忙自称愿降。律冷笑数声，回顾苏武道：“副使有罪，君应连坐。”武正色答道：“本未同谋，又非亲属，何故连坐？”律又举剑拟武，武仍不动容，夷然自若。律反把剑缩住，和颜与语道：“苏君听着！律归降匈奴，受爵为王，拥众数万，马畜满山，富贵如此。苏君今日降，明日也与律相似，何必执拗成性，枉死绝域哩！”武摇首不答，律复朗声道：“君肯因我归降，当与君为兄弟；若不听我言，恐不能再见我面了！”武听了此语，不禁动怒，起座指律道：“卫律！汝为人臣子，不顾恩义，叛主背亲，甘降夷狄，我亦何屑见汝？且单于使汝决狱，汝不能平心持正，反欲借此挑衅，坐观成败，汝试想来！南越杀汉使，屠为九郡，宛王杀汉使，头悬北阙，朝鲜杀汉使，立时诛灭，独匈奴尚未至此。汝明知我不肯降胡，多方胁迫，我死便罢，恐匈奴从此惹祸，汝难道尚得幸存么？”义正词严。这一席话，骂得卫律哑口无言，又不好径杀苏武，只好往报单于。这也好算苏武第三次重生了。
单于大为嘉叹，愈欲降武，竟将武幽置大窖中，不给饮食。天适雨雪，武啮雪嚼旃，数日不死。第四次死中遇生。单于疑为神助，乃徒武置北海上，使他牧羝。羝系牡羊，向不产乳，单于却说是羝羊乳子，方许释归。又将常惠等分置他处，使不相见。可怜武寂处穷荒，只有羝羊作伴，掘野鼠，觅草实，作为食物，生死置诸度外，但把汉节持着，与同卧起，一年复一年，几不知有人间世了。这是生死交关的第五次。
武帝自遣发苏武后，多日不见复报，料知匈奴必有变卦。及探闻消息，遂命贰师将军李广利，领兵三万，往击匈奴。广利出至酒泉，与匈奴右贤王相遇，两下交战，广利获胜，斩首万余级，便即回军。右贤王不甘败衄，自去招集大队，来追广利。广利行至半途，即被胡骑追及，四面围住。汉兵冲突不出，更且粮草将尽，又饥又急，惶恐异常。还是假司马赵充国，发愤为雄，独率壮士百余人，披甲操戈，首先突围，好容易杀开血路，冲出圈外，广利趁势麾兵，随后杀出，方得驰归。这场恶战，汉兵十死六七，充国身受二十余创，幸得不死。广利回都奏报，有诏召见充国，由武帝验视伤痕，尚是血迹未干，禁不住感叹多时，当即拜为中郎。充国系陇西上邽人，表字翁孙，读书好武，少具大志。