武字子卿，少以父任，兄弟并為郎。稍遷至栘中廄監。時漢連伐胡，數通使相窺觀。匈奴留漢使郭吉、路充國等，前后十余輩。匈奴使來，漢亦留之以相當。天漢元年，且鞮侯單于初立，恐漢襲之，乃曰：“漢天子我丈人行也。”盡歸漢使路充國等。武帝嘉其義，乃遣武以中郎將使持節送匈奴使留在漢者，因厚賂單于，答其善意。武與副中郎將張勝及假吏常惠等募士斥候百余人俱，既至匈奴，置幣遺單于；單于益驕，非漢所望也。
方欲發使送武等，會緱王與長水虞常等謀反匈奴中。緱王者，昆邪王姊子也，與昆邪王俱降漢，后隨浞野侯沒胡中，及衛律所將降者，陰相與謀劫單于母閼氏歸漢。會武等至匈奴，虞常在漢時，素與副張勝相知，私候勝曰：“聞漢天子甚怨衛律，常能為漢伏弩射殺之，吾母與弟在漢，幸蒙其賞賜。”張勝許之，以貨物與常。
后月余，單于出獵，獨閼氏子弟在。虞常等七十余人欲發，其一人夜亡，告之。單于子弟發兵與戰，緱王等皆死，虞常生得。單于使衛律治其事，張勝聞之，恐前語發，以狀語武。武曰：“事如此，此必及我，見犯乃死，重負國。”欲自殺，勝、惠共止之。虞常果引張勝。單于怒，召諸貴人議，欲殺漢使者。左伊秩訾曰：“即謀單于，何以復加？宜皆降之。”
單于使衛律召武受辭。武謂惠等：“屈節辱命，雖生，何面目以歸漢！”引佩刀自刺。衛律驚，自抱持武，馳召醫。鑿地為坎，置煴火，覆武其上，蹈其背以出血。武氣絕，半日復息。惠等哭，輿歸營。單于壯其節，朝夕遣人候問武，而收系張勝。
武益愈，單于使使曉武，會論虞常，欲因此時降武。劍斬虞常已，律曰：“漢使張勝謀殺單于近臣，當死。單于募降者赦罪。”舉劍欲擊之，勝請降。律謂武曰：“副有罪，當相坐。”武曰：“本無謀，又非親屬，何謂相坐？”復舉劍擬之，武不動。律曰：“蘇君，律前負漢歸匈奴，幸蒙大恩，賜號稱王，擁眾數萬，馬畜彌山，富貴如此！蘇君今日降，明日復然。空以身膏草野，誰復知之！”武不應。律曰：“君因我降，與君為兄弟；今不聽吾計，后雖復欲見我，尚可得乎？”武罵律曰：“汝為人臣子，不顧恩義，畔主背親，為降虜于蠻夷，何以汝為見！且單于信汝，使決人死生；不平心持正，反欲斗兩主，觀禍敗！南越殺漢使者，屠為九郡。宛王殺漢使者，頭縣北闕。朝鮮殺漢使者，即時誅滅。獨匈奴未耳。若知我不降明，欲令兩國相攻。匈奴之禍，從我始矣。”
律知武終不可脅，白單于。單于愈益欲降之。乃幽武置大窖中，絕不飲食。天雨雪。武臥嚙雪，與旃毛并咽之，數日不死。匈奴以為神。乃徙武北海上無人處，使牧羝，羝乳乃得歸。別其官屬常惠等各置他所。武既至海上，廩食不至，掘野鼠去草實而食之。杖漢節牧羊，臥起操持，節旄盡落。積五六年，單于弟於靬王弋射海上。武能網紡繳，檠弓弩，於靬王愛之，給其衣食。三歲余，王病，賜武馬畜、服匿、穹廬。王死后，人眾徙去。其冬，丁令盜武牛羊，武復窮厄。
初，武與李陵俱為侍中。武使匈奴，明年，陵降，不敢求武。久之，單于使陵至海上，為武置酒設樂。因謂武曰：“單于聞陵與子卿素厚，故使陵來說足下，虛心欲相待。終不得歸漢，空自苦亡人之地，信義安所見乎？前長君為奉車，從至雍棫陽宮，扶輦下除，觸柱折轅，劾大不敬，伏劍自刎，賜錢二百萬以葬。孺卿從祠河東后土，宦騎與黃門駙馬爭船，推墮駙馬河中溺死，宦騎亡，詔使孺卿逐捕，不得，惶恐飲藥而死。來時太夫人已不幸，陵送葬至陽陵。子卿婦年少，聞已更嫁矣。獨有女弟二人，兩女一男，今復十余年，存亡不可知。人生如朝露，何久自苦如此！陵始降時，忽忽如狂，自痛負漢，加以老母系保宮。子卿不欲降，何以過陵？且陛下春秋高，法令亡常，大臣亡罪夷滅者數十家，安危不可知，子卿尚復誰為乎？愿聽陵計，勿復有云。”武曰：“武父子亡功德，皆為陛下所成就，位列將，爵通侯，兄弟親近，常愿肝腦涂地。今得殺身自效，雖蒙斧鉞湯鑊，誠甘樂之。臣事君，猶子事父也。子為父死，亡所恨，愿無復再言！”
陵與武飲數日，復曰：“子卿壹聽陵言！”武曰：“自分已死久矣！王必欲降武，請畢今日之歡，效死于前！”陵見其至誠，喟然嘆曰：“嗟呼，義士！陵與衛律之罪上通于天！”因泣下霑衿，與武決去。
昭帝即位，數年，匈奴與漢和親。漢求武等，匈奴詭言武死。后漢使復至匈奴，常惠請其守者與俱，得夜見漢使，具自陳道。教使者謂單于，言天子射上林中，得雁足有系帛書，言武等在荒澤中。使者大喜，如惠語以讓單于。單于視左右而驚，謝漢使曰：“武等實在。”
單于召會武官屬，前以降及物故，凡隨武還者九人。武以始元六年春至京師。武留匈奴凡十九歲，始以強壯出，及還，須發盡白。
