汉军主将被俘，匈奴立即对汉军发动进攻，由于没有主将指挥，混乱之中的汉军遭受惨败，几乎全军覆没。

汉军护军郭纵与剩余校尉商议一番，认为如今主将失陷敌手，自己又遭遇惨败，即便能够顺利脱困返回汉朝，也必然会遭到皇帝惩处被杀，与其如此，不如投降匈奴。于是，郭纵找到匈奴降兵头领维王，希望他能帮忙联系匈奴军队。

左贤王闻讯大喜，当即同意接受汉军的投降，最终赵破奴连同其所率的两万汉军全部失陷于匈奴。

汉军投降后，匈奴军队又趁机进攻受降城，但却没能攻破，只能在边塞劫掠一番后退军。次年，乌师庐儿单于又亲自率军攻打受降城，但未到受降城便病逝了。

乌师庐儿单于死后，匈奴贵族拥立他的叔父、乌维单于的弟弟呴犁湖为单于。

呴犁湖单于即位后，他选择了继续对汉朝发动袭击，以转移匈奴内部的矛盾，从而方便自己迅速整合内部，巩固自身权力。

此前，汉武帝为了加强河西地区的防御，彻底切断匈奴与河西、西域地区的联系，将河西一带的防御向北推移，派光禄勋徐自为从五原郡出塞数百里，沿途修建城墙、要塞、亭燧等，一直向西北修筑到庐朐（今中蒙边境阿尔泰山南麓一带），构筑防备匈奴的防御工事。又命游击将军韩说、长平侯卫伉屯兵于庐朐附近，命强弩都尉路博德在居延泽筑城镇守，从而以河西北部的居延塞和五原郡北部的光禄塞为支点，由东向西沿河西地区北部构筑了一道防御工事，极大增强了河西地区对于匈奴防御。

为了破坏汉朝防御工事的构筑，呴犁湖单于率兵于太初三年（前102年）秋大举南下，攻入定襄、云中二郡，杀掠数千人，又打败了汉朝数名两千石官员后方才北撤，并沿途破坏徐自为修筑的城墙、要塞、亭遂等。

不久，呴犁湖单于又派右贤王南下入侵酒泉、张掖两郡，杀掠数千人，当时恰好在附近的军正任文得知消息，立即率兵前去救援，这才击败了右贤王，兵败的右贤王随即丢弃了掠夺而来的人口财产后慌忙北撤。

不过，呴犁湖在位仅一年便又去世了，匈奴贵族又拥立呴犁湖的弟弟且鞮侯为单于。

由于频繁更换国君，匈奴内部十分混乱，且鞮侯单于巩固地位方式与呴犁湖单于截然不同，因为担心汉朝趁着匈奴权力交接前来进攻，他在即位后便尽数归还了此前拘留的汉朝使者，并遣使向汉朝进贡，积极与汉朝修好。汉朝方面因为进攻大宛失败，决定第二次对大宛用兵，一时间也顾不上匈奴，便接受了且鞮侯单于伸出的橄榄枝，双方关系重新缓和。