使者是否说实话，因为他担心匈奴人诈降，而真正目的却在于突击边塞。汉武帝犹豫半晌，又害怕因不予回信而失去一次不战而获的机会。汉武帝最终下定决心，开关塞迎降。随即，他又召来骠骑将军霍去病，吩咐他做一些必要的防备措施，并见机行事。
霍去病受诏率领一万骑兵和两万辆车子到黄河边上迎接休屠王和浑邪王及其各自部众，并让休屠王的使者回到河西地让他们作好南下的准备。
浑邪王一心降汉，接到汉武帝同意归降的消息后，他马上派使者去催休屠王率部下一同进关。休屠王担心汉朝薄待自己，就有些犹豫，推三阻四地打发走了浑邪王的使者。
休屠王不肯动身，使浑邪王骑虎难下。他对部下说：“现箭在弦上，不得不发。这事就由不得他了。”于是，浑邪王带着手下兵马突然对休屠王部发动袭击，杀死了休屠王，抓住了休屠王的太子和全家，收拢了休屠王的部下，一同向东南移动，准备归降汉朝。
霍去病命令关塞做好应急的准备，自己率部渡过黄河，恰逢浑邪王率领部下也赶来会合。两军遥遥相望，只有数里之隔。
浑邪王部众中突然烟尘四起，有许多人往北面跑去。浑邪王部众顿时乱成一团。原来，浑邪王的一些部下看到威武雄壮的汉军，心里感到恐惧。他们中有的人本不想投降汉朝，所以一看到汉军就勒转马头落荒而逃。浑邪王大声呵叱也无济于事，部众四散而逃。浑邪王大为气恼。
浑邪王降汉（3）
当霍去病在远处看到匈奴人炸了营，也不知道是匈奴人诈降还是浑邪王无法控制局面，便当机立断，径直率军冲入匈奴人群中，直接找到了浑邪王。霍去病问明了情况之后，让浑邪王安定身边的部众。他则率军对逃跑的匈奴人进行了惩罚，共追杀了八千多逃跑的匈奴人，混乱的局势才得到了控制。
投奔汉朝的匈奴人一共有四万多人，都由霍去病和浑邪王率领着渡过了黄河到了汉朝境内。霍去病先行遣送浑邪王乘驿车马到汉武帝出巡时的行在所拜谒，然后用车子把全部匈奴投降部落送到汉境，安置在北部边郡等候汉武帝的处理。
汉武帝对远方来降大肆赏赐，他不能在夷蛮之邦面前显得太小气。汉武帝封浑邪王为漯阴侯，食邑一万户，并额外给了数百万的赏钱。浑邪王手下的四个小王也被封侯，呼毒尼为下摩侯，雁疵为辉渠侯，禽黎为河綦侯，调虽为常东侯。皇恩浩荡，主客均大感满意，皆大欢喜。
霍去病收虏出兵，处理混乱局面决断有功，被汉武帝加封食邑一千七百户。
浑邪王归附时，汉朝廷动员民间车辆两万乘，前往迎接。各郡县一级都摊派到了任务，但多年战争，均是府库羞涩，无力购备车辆，只好向富庶起来的小农们租借马匹。小农们担心马匹一去不返，不相信政府，都把马匹藏匿起来。地方官们无可奈何，上报汉武帝说马匹不够用。
汉武帝闻讯后十分生气，就要诛杀长安令。右内史汲黯却看不惯汉武帝劳民伤财的做法，他对汉武帝说：“长安令何罪之有？浑邪王背叛他的主人，投降汉朝，陛下只要吩咐各县用驿站车马把他一站站地送来也就可以了，何必搞得天下大乱？加剧汉朝的贫困，去奉承一个投降的蛮族，不能说这是个明智之举。”汉武帝心中气恼，但又无法发作，只好哑口无言。
不久之后，汉武帝把投降过来的浑邪王和休屠王的部下分别安置在沿边的陇西郡、北地郡、上郡、朔方郡和云中郡的北部。其具体位置在秦王朝时代所修筑的要塞之外和黄河以南的地区。汉武帝允许他们仍旧保持匈奴原有的风俗习惯和生活方式。他们居住的地区叫属国，建制与汉朝的郡平级，在上述五个边郡之中各安排有一个属国，史称“五属国”。
由于对陇西匈奴的沉重打击和浑邪王的投降，匈奴西边的势力大衰。金城（今甘肃省兰州市）、河西（河西走廊、甘肃中部），西至祁连山，一直到盐泽（今罗布泊）成为真空地带，没有匈奴人的踪迹。偶尔有匈奴人的斥侯，但也来去匆匆。汉武帝经过廷议，决定在黄河以西地区（今宁夏回族自治区和甘肃省等地区）设置武威郡和酒泉郡。从此河西一带正式成为汉朝的领土。汉朝官府不断招募人民和输送罪犯到那里开垦荒地，发展农业生产，加强边防，河西得到了迅速的开发。
由于休屠王中途反悔拒不降汉，浑邪王杀了休屠王，把休屠王太子曰磾和休屠王妻阏氏，以及休屠王的弟弟伦全部关押在营中带到汉朝交给汉武帝处理。汉武帝罚他们为官家奴婢。曰磾被派到负责宫廷供应的少府中给汉武帝
