卫律见威胁不成，便又换了一副面孔，好言相劝道，“苏先生，我卫律此前背叛汉朝，归降匈奴，有幸承蒙单于恩德，赐给我王号，使我拥有部众数万，马畜满山，富贵如此。您今日投降，单于定然也会善待于你。若是拒不归降而被杀，白白葬身于荒野之中，又有谁知道你为汉朝而死？”
对此，苏武却是冷笑一声，丝毫不予理睬。
卫律见状，又继续劝说道，“您如果通过我投降，我愿与您结为兄弟，日后互相扶持；今天不听我的话，以后再想见到我，还有可能吗？若是再想投降，恐怕就没有机会了。”
苏武抬头看了卫律一眼，痛斥道，“你作为汉朝臣民，不顾恩义廉耻，背叛陛下和亲人，投降蛮夷，我见你这样的人干什么？况且单于信任你，让你裁决人的生死，你却不出于公心，主持公正，反而要使两国之主相互争斗，自己坐视两国混战造成的祸乱。南越杀死汉朝使者，结果被陛下出兵扫平，成为汉朝的九个郡；大宛王杀死汉朝使者，如今他的头颅已被悬于汉宫之北阙；朝鲜杀死汉朝使者，旋即遭遇灭顶之灾。如今唯独匈奴尚未发生杀死汉朝使者之事，你明知我不会投降，如果想让两国相互攻伐，那么就杀死我吧，如此匈奴的祸败必将从杀我开始。”
卫律闻言，知道自己无法胁迫苏武投降，只好将情况汇报给了单于。结果，苏武越是不投降，且鞮侯单于越是想迫使他妥协，于是下令将其囚禁在大窖中，断绝苏武的饮食供应。
苏武当初连死都不怕，岂会怕这些折磨，恰逢天降大雪，苏武便卧在地上，吞食雪团和毡毛果腹，侥幸得以活命。匈奴人见苏武断食这么多天还活着，全都以为他是神人，便也不敢再继续折磨于他，而是将他迁徙到了北海没有人烟的地方，让他放牧公羊，并称若是公羊能够产乳生仔，才允许他回来，为了防止他与外界联系，还专门将他与属吏常惠等人分开，分别安置在了不同的地方。
自此以后，苏武流落匈奴长达十九年，然而即便受尽折磨，也始终没有消磨他返回汉朝的决心。
苏武虽然被困匈奴，但此前战败被俘的赵破奴，却在同年与儿子赵安国逃回了汉朝。
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