李廣利和趙破奴接連遭遇慘敗的消息傳回長安後，滿朝文武大為震驚。自今上劉徹即位以來，漢朝似乎還從未在軍事上遭受如此重大的挫折、蒙受如此巨大的恥辱！
接下來該怎麽辦？
兩線作戰肯定是不行了，漢朝隻能集中力量對付一個敵人，才有轉敗為勝的可能。對此，公卿百官大多認為，應該命李廣利罷兵，放棄對大宛的征伐，然後集中優勢兵力攻擊匈奴。畢竟，匈奴才是漢朝的宿敵和心腹大患。至於大宛，不過是個跳梁小醜，日後再收拾也不遲。
可武帝的想法卻與群臣截然相反。
在他看來，堂堂大漢帝國，若是連大宛這麽一個蕞爾小國都打不下來，那麽其他西域國家必定會輕視大漢。其結果，不但得不到汗血寶馬，而且大夏、烏孫、輪台（今新疆自治區輪台縣）等國今後也都不會把漢使放在眼裏，漢朝將成為天下萬邦的笑柄。
這如何能忍？！
為了統一思想、排除雜音，劉徹旋即把力主放棄西征的朝臣鄧光等人打入了大牢。隨後，劉徹下令進行全國總動員，一邊延續之前的做法，大批赦免監獄囚犯，並招募天下郡國“惡少年”，全部編入遠征軍；一邊從各處邊塞征調騎兵部隊。大約花了一年時間，陸續集結到敦煌的西征大軍達到了六萬人，而自願從軍的還不算。
遠征軍下設五十多名校尉，相當於五十多個團級作戰單位。
後勤方麵，劉徹也不惜血本，一共調集了十萬頭牛、三萬匹馬，另有驢和駱駝數萬匹（頭）；此外如糧秣、兵器及各項補給也十分充足。
如此大規模的戰爭動員，必然給各級官府和天下百姓增加了極大的負擔。其煩擾紛亂的情形，司馬遷在《史記·大宛列傳》中，用四個字做了概括——“天下**”。
稍後，劉徹得到情報，稱大宛國首都貴山城的城中沒有水井，飲用水都要到城外的河流汲取。針對大宛的這一軟肋，劉徹又專門調派了一批水利工程人員，命他們隨軍出征，主要任務就是將河流改道，從而切斷貴山城的水源，將大宛的君臣百姓困死城中。