太子此时还不知情，亲自持节来找北军的护军使者任安，恳求任安发北军去助战，消灭蒙蔽皇上的奸佞。任安的士兵将太子很有礼貌地拦在城外，任安亲自出城接见，太子拿出赤节让其出兵。任安内心矛盾重重，思索良久，最终还是跪拜接受了符节。等返回军营，他却闭门不出，拒不发兵。
太子没有调动一支正规部队，只得把关押在城内的囚徒全部放出，发给他们兵器，由少傅石德和门客张光统率，鼓动他们共击奸贼，必定按功封赏。不过，这些乌合之众在丞相率领的正规军的打击下，迅速土崩瓦解了。
长安城内一片混乱。当时大部分人不清楚事件的真相。有人说太子谋反，有人说武帝暴亡，奸臣夺位，太子自卫，一时不知道支持哪一派，只得四处逃散。太子见囚徒兵寡不敌众，危在旦夕，只得将长安城内的平民百姓驱赶数万出来，充当士卒，做拼死抵抗的准备。
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太子的军队和丞相的军队进行了五天五夜的恶战，繁华的长安城每一条街巷都成了杀戮战场，喊杀声惊天动地，成片的百姓倒下，尸体层层叠叠，鲜血汇成了小溪，汩汩流淌，真正达到了流血漂橹的地步。五天五夜的血战后，太子的兵卒毕竟没有经过严格训练，在训练有素的正规军面前毫无还手之力，几乎全军覆没。丞相的军队逐渐控制了长安的局势。
太子见大势已去，只得趁夜带领两个儿子和几个亲兵准备从城南的覆盎门逃跑。此时守卫覆盎门的司直田仁，早已按照武帝诏令紧闭城门，重兵把守。太子来到城下，见城头上士兵林立，慨叹“今朝休矣！”司直田仁有恻隐之心，就打开城门，放太子一行出城。太子感激地盯着田仁，田仁脸色冷峻，一言不发，目送太子出城。丞相刘屈氂领兵追到，得知田仁擅自放走太子，准备将其就地正法。随军的御史大夫暴胜之阻拦说：“司直身为朝廷的二千石大员，理应先行奏请，怎能擅自处斩呢？”丞相无言以对，只得暂将田仁投入牢狱。武帝得知后大发雷霆，派内侍质问暴胜之：“司直擅放逆子，丞相杀他是执行律令，你为何袒护他？”暴胜之惶恐不安，自尽身亡。田仁则被腰斩。
对接受太子符节的任安，尽管其没有发兵帮助太子，武帝认为他首鼠两端，坐观父子相斗，是怀有二心，两面讨好，就将任安腰斩了。
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巫蛊案 四（3）
武帝处罚了一些人，对那些立下大功的人也不吝赏赐：封斩杀如侯的马通为重合侯，抓获少傅石德的景建为德侯，捕捉张光的大鸿胪商丘成为秺侯。太子的门客、内侍被捉住全部处死，跟随太子发兵的护卫以谋反罪族诛，那些被逼从军的囚徒、百姓则发配敦煌戍边。
随后，武帝派宗正刘长、执金吾刘敢持诏书来到卫皇后居住的未央宫，收回了皇后的玺绶和册封，逼迫卫皇后自尽。卫皇后在与武帝相处48年、做了37年的皇后后，以三尺白绫自缢身亡，香消玉殒。黄门苏文将其胡乱埋在城南的桐柏亭。武帝并未就此善罢甘休，又派人将太子刘据的夫人、妃嫔、太子的儿子史皇孙刘进及其妻子处死，史皇孙的女儿虽已出嫁，也被处死。太子留在长安的家眷，惟一剩下的就是年仅一岁的皇曾孙刘病已，他也被投入郡邸狱中。
太子带着两个儿子逃出长安后，历尽千辛万苦，来到湖县（今河南灵宝县西），藏于泉鸠里的一户农家避难，在那里住了半个多月。主人家里很穷，以编织草鞋为生，却依然尽力照顾好太子父子数人。太子想起有一位故交在湖县，他思索良久，决定派内侍去寻求帮助。没想到走漏风声，八月初八日深夜，地方官派兵包围了农夫的小院。太子见无路可逃，悲愤交加，只得悬梁自尽。两个皇孙则被乱刀砍死。农夫一家也全被杀死。这场战役中，山阳县衙役张富昌和新安县令李寿立了头功，被武帝分别封为邪侯和题侯。
巫蛊案 五（1）
在武帝刚刚害死卫皇后时，大臣们知道武帝正在暴怒时刻，都惶惧不安，无人敢于谏言。只有上党郡壶关县的三老郑茂，他负责掌管本县的百姓教化，最先给武帝上书。
郑茂替太子申冤说，江充“造饰奸诈，群邪错谬，是以亲戚之路隔塞而不通，太子进则不得上见，退则困于乱臣，独冤结而亡（无）告，不忍忿忿之心，起而杀充，恐惧逋逃，子盗父兵以救难自免耳，臣窃以为无私心。”郑茂上书时，太子刘据还在逃亡之中。武帝读了郑茂的上书后，很受触动。《资治通鉴》记载说，“天子感悟，然尚未显言赦之也。”就是说，武帝虽然感到后悔，但也没有明确说要赦免太子。但《汉武故事》记载：“壶关三老上书，上感悟，赦反者，拜郑茂为宣慈都尉，持节巡三辅，赦太子。太子欲出，疑弗实。吏捕太子急，太子自杀。”也就是说，武帝见到郑茂的上书后，就命郑茂为宣慈都尉，持节杖巡查三辅地区，要赦免太子。太子想现身，但又怀疑消息不属实。又由于地方官吏搜捕太急，太子上吊自杀。
但不论哪种记载正确，武帝对太子被害有了后悔之意应该是事实。这就为巫蛊之祸的继续蔓延埋下了伏笔。
武帝的其他几个儿子见太子已死，太子位空缺，都想方设法谋求太子位。其余几个皇子中，齐王刘闳早死，还有燕王刘旦、广陵王刘胥兄弟，昌邑王刘髆和年幼的刘弗陵四个皇子。燕王刘旦年纪最长，也颇有才略。他认为如果按年龄次序自己应当被立为太子，遂派遣使者去长安给武帝上书，请求让自己入长安护卫。武帝见奏，知道他想进入长安，顺其自然地被立为太子，不觉大怒，将来使斩首。同时又查出刘旦有窝藏罪，削夺了刘旦封地燕郡的良乡、安次、文安三个县治。
诸大臣见武帝对刘旦和其弟刘胥十分厌恶，自然知晓这实际上排除了将他们立为太子的可能性。太子人选只能在昌邑王刘髆和刘弗陵两人中选择。
征和三年（前90年）三月，武帝派二师将军李广利率7万大军出征匈奴。李广利就是李延年和李夫人的哥哥，其女儿嫁给了丞相刘屈氂的儿子，李广利和刘屈氂就成为儿女亲家。李广利准备妥当，亲家翁刘屈氂前来送行，到渭桥饯别时，李广利说：“愿君侯早请主上立昌邑王为太子，如其得嗣帝位，君侯可以长保富贵，更有何忧？”刘屈氂表示同意。
昌邑王是李广利的妹妹、武帝曾经一度宠爱的李夫人之子刘髆。李广利看太子刘据、齐王刘闳既死，刘旦、刘胥又失去了争夺太子位的资格，只剩下昌邑王刘髆和刘弗陵。李广利自然想把自己的外甥立为太子。他作为当时最高的军事将领，又与当今丞相是儿女亲家，两人掌握大汉的军政大权，只要两人稍微用力，里应外合，就很有可能达到目的。然而这在汉朝制度上，却是侵犯神圣皇权的罪不可赎的行为，尤其是在当时宫廷###刚刚平息的时刻，觊觎谋夺皇位无疑是大逆不道的。
不久，掌管皇宫内部事务的令长郭穰告发丞相刘屈氂的夫人在丞相的数次责备下，指使巫师祭祀社神，祭祀时用恶毒的语言诅咒武帝；并与二师将军李广利祭祀时共同祝告神灵，祝愿昌邑王为帝。
武帝刚刚处置了刘旦谋立太子事，身心俱疲，又见此事，更是大怒，当即将刘屈氂夫妇逮系下狱。经官府案验查证属实，被判处大逆不道罪。武帝将刘屈氂装入拉运食物的厨车，游街示众。六月，丞相刘屈氂被腰斩于东市，其妻也在华阳街斩首。二师将军李广利的妻儿也被逮系下狱，只因李广利尚带兵征战大漠，武帝怕他闻讯谋反，没有将其家属处死。
李广利领兵7万，兵发五原，此时正在塞北与匈奴骑兵杀得难解难分，已经取得了不小的胜利。胡兵奔走逃散，不敢抵抗。突然有心腹从长安赶来向他报告了长安###的情状，李广利这才知道妻儿及全族被系诏狱，当下大惊失色，忧惧万分。李广利思来想去，本想杀退匈奴立功来赎救妻儿家人，但现在孤军深入，经历了几次大仗，损伤惨重。在部下的撺掇下，他一怒之下，率军投降匈奴。武帝得知李广利投降匈奴，当即将其妻儿及族人全部处斩。
巫蛊案 五（2）
单于敬重李广利才略，待如上宾，还把自己的女儿嫁给他。李广利在匈奴过了一年乘龙快婿的逍遥生活，很是惬意。匈奴大将卫律见李广利地位超过自己，很是嫉妒，开始筹划谋害李广利。当时正值单于的母亲生病卧床不起，单于请胡巫祈祷，卫律密嘱胡巫陷害李广利。胡巫装模作样的作弄了一番，说：“去世父王的阴灵发怒，你从前出兵前总是祷告，要把李广利抓来作为祭品，现在李广利却受到无上的恩宠，为何如此敌我不分？现今母后之病即因于此。”单于一向尊信巫师，信以为真，将李广利捆缚准备处死，李广利临刑前破口大骂：“我死后定做厉鬼，剿灭匈奴。”随即被处死。
经过近一年的调查，到征和三年（前90年）九月，武帝查明江充所判巫蛊案大多查无实据，才知道太子死得确实冤枉。此时，高寝郎田千秋上奏说：“儿子擅自调拨父亲的军队，其罪不过鞭笞，天子的儿子被迫杀人自卫，何至于承担这么重的罪过？臣昨夜梦见一个白发老翁，是他教臣这么上奏的。”高寝郎负责管理高祖皇帝的寝陵，其上奏被认为是高祖皇帝托的梦。
武帝正思为太子平冤，却苦于找不到台阶，顺水推舟，认为田千秋所奏有理，忠心可鉴，立即升田千秋为大鸿胪；同时下令将江充诛灭九族，把苏文烧死在横桥上，参加湖县剿捕行动的官吏张富昌、李寿被灭族。为表达对儿子的哀思和追悔之情，武帝在长安修建了一座思子宫，在湖县修建了归来望思台，时时追悼太子和皇后的无辜冤死。
征和三年（前90年），国内发生了蝗灾，武帝不