漢武帝同時派遣商人聶壹前往匈奴誘敵。出塞誘敵聶壹以出塞經商為名，見匈奴軍臣單於。
聶壹欺騙軍臣單於說，他有手下數百人，能斬殺馬邑縣令，舉城而降，牲畜財物可儘歸匈奴，但匈奴一定要派大軍前來接應，以防漢軍。
軍臣單於貪圖馬邑城的財物，親率10萬大軍進入武州塞（今山西省左雲縣），並派使者隨聶壹先入馬邑，等斬殺馬邑縣令後進兵。
聶壹隨後返至馬邑與縣令密謀，殺死一名囚犯，割下首級懸掛在城門之上，偽裝為縣令頭顱，欺騙匈奴使者。
計謀敗露軍臣單於得到使者的報告後，率領大軍向馬邑方向進軍。大軍來到距馬邑百餘裡的地方，發現沿途有牲畜，卻無人放牧，引起了軍臣單於的懷疑。
匈奴在此時攻下一邊防小亭，俘獲了雁門尉史。在威脅下，尉史將漢軍的計謀全部說出。
軍臣單於聽後大驚道：“幾為漢所賣！”下令立即撤軍，出塞後對雁門尉史說：“我得到尉史，是天意啊，天讓你給我說！”於是封尉史為
“天王”。馬邑之圍示意圖王恢、李息率領的三萬大軍已出代郡，準備襲擊匈奴的輜重，在得知匈奴退兵後，非常驚奇。
王恢自思自己的軍隊敵不過匈奴大軍．隻好退還。韓安國等率領大軍分駐馬邑境內埋伏，但好幾天不見動靜，遂改變原先的作戰方案，率軍出擊，結果已無匈奴蹤影。
結果
“馬邑之圍”計劃破產後，漢武帝以王恢提出戰爭卻臨陣脫逃，將王恢下獄。
廷尉判處王恢畏敵觀望死刑。王恢雖買通田蚡通過漢武帝的母親王太後求情，但仍無法平息漢武帝的憤怒，王恢被迫自殺謝罪。
而匈奴在
“馬邑之圍”後斷絕與漢朝的和親，頻繁襲擊漢朝邊郡，但唯獨因貪圖漢朝財物，關市還在繼續維持。
“馬邑之圍”的計劃雖未成功，但卻使漢朝結束了自西漢初年以來奉行的屈辱的
“和親”政策，同時也拉開了漢匈大規模戰爭的序幕。漢朝開始主動出擊匈奴，派衛青、霍去病征伐，解除匈奴威脅，保障了北方經濟文化的發展。