Lăng thất bại cách biên thùy hơn trăm dặm, tin tức nhanh chóng truyền về. Vũ đế ngỡ Lăng tử chiến, triệu mẹ và vợ của Lăng, khiến họ trông chừng lẫn nhau, không cho phép ra vẻ tang tóc. Sau đó nghe tin Lăng đầu hàng, Vũ đế giận lắm, trách hỏi Trần Bộ Nhạc, Bộ Nhạc tự sát. Quần thần buộc tội Lăng, Vũ đế đem việc này hỏi Thái sử lệnh Tư Mã Thiên, Thiên biện hộ cho ông rằng: “Lăng hầu hạ mẹ già có hiếu, đối với sĩ tốt có tín, thường gắng gỏi không quản thân mình để phục vụ quốc gia lúc nguy nan. Ông ta tu dưỡng đã lâu mới có được phong độ quốc sĩ. Nay làm việc mới một lần thất bại, sao lại vì đám bề tôi chỉ có khả năng bảo vệ vợ con thêu dệt lỗi lầm của ông ta, thật khiến người ta đau lòng! Huống hồ bộ tốt của Lăng chưa đến 5000, thâm nhập vào giữa lòng địch, kháng cự mấy vạn quân đội, khiến giặc thương vong không đếm xuể, phải dốc hết dân chúng ra cầm cung cùng vây đánh họ. Chiến đấu ngàn dặm, tên hết đường cùng, binh sĩ thì cung không còn tên, tay không tấc sắt, quay mặt về phương bắc tranh nhau liều chết với địch; có được bộ hạ liều chết ra sức như thế, dẫu là danh tướng đời xưa cũng không hơn được. Lăng rơi vào vòng vây mà thất bại, nhưng đánh giết một phen cũng đủ để nổi tiếng khắp nơi. Ông ấy không chết, hẳn là muốn lập công chuộc tội cho nhà Hán đấy!” [3][17]

Ban đầu, Vũ đế sai Lý Quảng Lợi làm đại tướng, Lăng làm hậu viện, đến khi Lăng với thiền vu giằng co, mà công lao của Quảng Lợi ít ỏi. Vũ đế cho rằng Tư Mã Thiên vu khống, muốn dè bỉu Quảng Lợi nhằm nói đỡ cho Lăng, bèn khép Thiên chịu hủ hình (hình phạt bị thiến). Mãi về sau, Vũ đế hối hận vì Lăng không có cứu viện, nói rằng: “Lăng sắp xuất tái, trẫm bèn giáng chiếu cho Cường nỗ đô úy (tức Lộ Bác Đức) đón tiếp quân đội. Việc thay đổi chiếu thư cho ông ta là do lão tướng (chỉ Bác Đức) sanh lòng gian trá.” Rồi sai sứ úy lạo, ban thưởng cho những người chạy thoát trong cánh quân của Lăng.[3][17]

Lăng ở Hung Nô hơn 1 năm; đến năm Thiên Hán thứ 4 (97 TCN), Vũ đế lại phát động tấn công Hung Nô, riêng sai Công Tôn Ngao đi đón Lăng, nhưng Ngao vô công quay về. Ngao nói: “Bắt được tù binh, hắn ta nói Lý Lăng luyện binh cho thiền vu để phòng bị quân Hán, nên thần không làm được gì.” Vì thế Vũ đế giết cả nhà Lăng, mẹ và vợ con của ông đều chịu tội chết. Sĩ đại phu ở Lũng Tây đều xấu hồ vì nhà họ Lý. Sau đó, sứ giả nhà Hán đến Hung Nô, Lăng hỏi sứ giả rằng: “Tôi vì nhà Hán đem bộ tốt 5000 người hoành hành Hung Nô, không có cứu viện nên thất bại, nào phụ nhà Hán đâu mà giết cả nhà tôi?” Sứ giả đáp: “Nhà Hán nghe nói Lý Thiếu Khanh dạy Hung Nô dùng binh.” Lăng nói: “Đó là Lý Tự, không phải tôi.” Lý Tự vốn là đô úy ở tái ngoại, giữ thành Hề Hầu (không rõ ở đâu), quân Hung Nô đến, Tự bèn hàng, được thiền vu đãi ngộ trọng thể, luôn được ở vị trí cao hơn Lăng. Lăng thống hận cả nhà mình bị hại vì Lý Tự, sai người thích sát hắn ta. Mẹ của thiền vu muốn giết Lăng, thiền vu bèn giấu ông ở phương bắc, đến khi mẹ của thiền vu chết mới trở về. Thiền vu khâm phục Lăng, đem con gái gả cho ông, lập làm Hữu Hiệu vương, cùng cựu sứ giả nhà Hán là Vệ Luật (đầu hàng Hung Nô năm 90 TCN, được lập làm Đinh Linh vương) đều được quý hiển và trọng dụng. Vệ Luật ở bên cạnh thiền vu, còn Lăng ở ngoài, hễ có việc lớn thì trở về tham gia nghị sự.[2][3][24]

Căn cứ nghiên cứu của nhà khảo cổ học người Liên Xô là Sergei Vladimirovich Kiselev (1905 – 1962), Lăng ở đất phong của mình – thượng du sông Enisei, nam bộ Siberia – đã kiến lập nước Kiên Côn (Jiānkūn), đặt đô thành ở vị trí ngày nay là Abakan, Cộng hòa Khakassia, LB Nga.[25]