最初，苏武和李陵在朝中均为侍中，苏武出使匈奴第二年，李陵兵败投降，不敢来见苏武。过了很久，继位的狐鹿姑单于派李陵出使北海，为苏武设置酒宴，劝说苏武，李陵对苏武说：“单于听说我与子卿的关系很好，因此派我来劝说子卿，狐鹿姑单于愿意诚心对待子卿。恐怕子卿现在也难以再返回中原，独自留在这荒无人烟的地方，谁又能看见子卿的忠义？此前你哥哥长君担任奉车都尉，跟随皇帝到雍县棫（yù）阳宫，扶着辇车下台阶时，撞在一根柱子上，车辕折断，被有关部门弹劾为大不敬，你哥哥为此而拔剑自刎，朝廷赐钱二百万埋葬。你弟弟孺卿跟随皇上到河东郡祭祀后土祠庙，宫中的宦官骑士与黄门的附马争船，将驸马推到河中淹死，推人的宦官逃走，皇帝诏令你弟弟孺卿追捕逃犯没有抓到，你弟弟害怕，竟然服药自尽。我领兵离开长安时，你母亲太夫人不幸去世，是我送的葬，葬在阳陵（景帝的陵寝）县。你妻子还年轻，听说已经改嫁。现在家中只有你的两个妹妹，你的两个女儿和一个儿子，又过去十几年了，也不知道她们的死活。人生犹如朝露，何必这样苦了自己！我刚投降时，痛恨自己为什么要这样做，背叛朝廷。加上老母还关在保宫，精神恍惚，如痴如狂。子卿今天不愿意投降，你的痛苦感受，能超过我当年吗？现在陛下已经到了暮年，法律常常朝令夕改，大臣没有大罪，被灭族的就有几十家，朝中大臣常有生死难料的感觉，子卿现在又能为谁尽忠？希望子卿能够听进我的苦言相劝，什么也别说了。”苏武说：“苏武父子几代人没有什么本事，所有的成就都是陛下赐予的，位置做到将军，爵位封至列侯，兄弟几人均为皇帝身边的近臣，常发誓愿意为皇上肝脑涂地。今天正是杀身报国之时，即使让我身受斧钺汤镬那样的酷刑，我也心甘情愿。臣忠于自己的君王，就像儿子忠于父亲，儿子为父亲去死，有什么可遗恨。请你不必再言。”李陵与苏武一连喝了几天酒，李陵最后说：“子卿听我一句忠言吧。”苏武说：“我觉得自己早就该死了！大王一定要劝苏武投降，趁着今天的酒宴，就让我死在大王的面前吧！”李陵看到苏武对汉朝的一片赤诚，喟然长叹道：“天哪，这才是真正的义士！我李陵与卫律的罪，只有让苍天来审判啦。”说罢热泪盈眶，大颗的泪珠落在衣襟上，与苏武告别。

李陵羞于亲自向苏武赠送礼物，让妻子送予苏武几十头牛羊。再后来，李陵到北海边来看望苏武，对苏武说：“边境上捕获云中郡的汉军说，太守以下官员、百姓都已经穿上孝服，听说武帝驾崩了。”苏武听到这个消息，面朝向南号啕大哭，最后哭得竟呕出血来，每天早晚，在武帝灵位前祭拜。

昭帝即位，几个月后，匈奴又开始与汉朝和亲。朝廷打听苏武的消息，匈奴诈言苏武已经不在人世。后来汉使来到匈奴，常惠请求看守他的匈奴与他一起，趁着夜色来见汉使，向汉朝派来的使者陈述这些年来自己与这批汉使在匈奴的遭遇。并教给使者对新即位的壶衍鞮单于说，汉天子在上林苑射猎，射得一只大雁，雁足上系有一封帛书，上面讲，苏武还活着，住在一个荒漠的大水泽边。使者闻言大喜，按照常惠教的话质问单于。壶衍鞮单于望着左右大臣，大惊失色，向汉朝使者谢罪道：“苏武等人的确还活着。”苏武等人，就要跟随使者返回汉朝了，李陵设酒为苏武饯行，李陵说：“子卿而今就要返回汉朝了，子卿在匈奴的遭遇，其事迹将会传颂于四海，其功绩将会光耀于汉廷，留名于青史，那些竹帛记载的古人，虽然被后世人所传诵，丹青所描绘，又怎能与子卿相比！我虽然怯懦、愚蠢，但假若朝廷当初能够赦免我的罪行，保全我的老母，让我再改过自新，等待机会，像春秋时的曹沫一样，为汉廷再立新功，赎清前罪，到那时…，我日夜期盼着，刻骨铭心哪！现如今，李陵全家已经遭到杀害，面对着如此惨祸，李陵再回去，还能留恋什么？算了吧！但愿子卿，能够明白我心中的痛苦，不肯再回去的原因。我已经是异域之人，今天与子卿一别，恐怕再难以相见了！”说罢李陵起舞，边舞边歌道：“跋涉万里兮，远渡流沙，为国效死兮，搏击胡虏。路已穷尽兮，箭矢全无，将士用命兮，颓势难遏。老母已不在人世！身欲报恩兮，痴心何顾！”歌罢，李陵泪如泉涌，与苏武告别。壶衍鞮单于召见随同苏武来的属下，除了已经投降匈奴的和已经死亡的，随同苏武此次返回的只剩下九人。

苏武在昭帝始元六年（公元前81年）春天，抵达京师。昭帝下诏，苏武等人准备一太牢礼，祭拜武帝陵寝、祠庙，朝廷任命苏武担任典属国，俸禄为中二千石，赐钱二百万，公田二顷，宅邸一处。常惠、徐圣、赵终根被任命为中郎，每人赐帛二百匹。其余六人告老还乡，每人赐钱十万。终身免除徭役。常惠后来官至右将军，受封为列侯，也有传纪。苏武滞留在匈奴，前后十九年，壮年出塞，返回汉朝时，须发已经全白。

苏武归来后第二年，上官桀父子与桑弘羊、燕王、盖公主谋反。苏武的儿子苏元因为参与上官安的密谋，被处死。

当初上官桀、上官安与大将军霍光争权，将霍光的错误逐条记录，传递给燕王，假借燕王之手，向昭帝上书。说苏武出使匈奴二十年不投降，回来后仅被任命为典属国，大将军幕府长史杨敞没有什么功劳，却担任了搜粟都尉，霍光专权，把持朝政，等等。燕王等人谋反被杀，朝廷要彻底清算谋反的参与者，苏武与上官桀、桑弘羊关系一向很好，又多次为燕王申述，儿子也牵连进谋反案中，廷尉奏请逮捕苏武。霍光压下奏章，只是免去了苏武的官职。

几年后，昭帝驾崩，苏武以原二千石官员身份，参与拥立宣帝，因此而受赐为关内侯爵，食邑三百户。再后来，卫将军张安世向宣帝推荐苏武，说苏武熟悉先帝治国的经验，出使匈奴不辱使命，昭帝在位时常谈起这些。宣帝召见苏武，安排在宦者署任待诏，多次接见苏武，后来又重新任命苏武为典属国，兼任右曹，在皇帝左右随侍。因为苏武是前朝有气节的老臣，宣帝诏令苏武只在每月初一、十五上朝，赐苏武祭酒称号，在朝中享有非常尊贵的地位。

苏武得到的赏赐，均送予族中兄弟与过去的朋友，家中不留余财。皇后的父亲平恩侯许广汉、宣帝的舅舅平昌侯王无故、乐昌侯王武、车骑将军韩增、丞相魏相、御史大夫丙吉都很敬重苏武。苏武年纪老了，儿子在此前的谋反案中被处死，宣帝非常同情苏武，问左右侍从：“苏武在匈奴那么久，还有儿子吗？”苏武通过平恩侯许广汉，向宣帝奏报：“以前在匈奴时，匈奴妻子曾经生下过一个儿子，名字叫做苏通国，还有音讯往来，希望朝廷通过使者，用金、帛把儿子接回来。”宣帝答应了请求。再后来苏通国随同汉朝使者来到父亲身边，宣帝任命苏通国为郎官。又把苏武弟弟的儿子任命为右曹。苏武享年八十余岁，神爵二年（公元前60年），因病去世。

宣帝甘露三年（公元前51年），呼韩邪单于开始入朝拜谒汉朝皇帝。宣帝想到那些辅助自己登上帝位，又辅佐自己治理国家的重要大臣，命人在麒麟阁悬挂他们的图像，画出形貌，署上官、爵、姓名。只有霍光没有署上名字，而是写着大司马大将军博陆侯霍氏，第二位是卫将军富平侯张安世，第三位是车骑将军龙頟侯韩增，第四位是后将军营平侯赵充国，第五位是丞相高平侯魏相，第六位是丞相博阳侯丙吉，第七位是御史大夫建平侯杜延年，第八位是宗正阳城侯刘德，第九位是少府梁丘贺，第十位是太子太傅萧望之，第十一位就是典属国苏武。这些人功勋卓著，堪为当时的勋臣，因此予以表彰。以彰显他们在汉朝中兴，辅佐朝廷时的功绩，以及做出过的贡献。他们的功勋，可以与周代辅佐周宣王的古人方叔、召虎、仲山甫相提并论。共有十一人，在《汉书》中，每一人都有传纪。以丞相黄霸、廷尉于定国、大司农朱邑、京兆尹张敞、右扶风尹翁归和大儒夏侯胜等人来比较，他们也都是善始善终，而且是宣帝朝享有盛名的宏儒或者大臣，但却不能列在名臣的图像中，由此也可以看出，选拔的标准非常严格。

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