汉武帝听闻后龙颜大怒，直接发兵攻打长安。命令道：“捕杀叛逆者，朕自会赏罚分明。应用牛车作为掩护，不要和叛逆者短兵相接，杀伤过多兵卒崐！紧守城门，决不能让叛军冲出长安城！”
庚寅（十七日），刘据兵败逃出长安。向东逃湖县，隐藏在泉鸠里。
之后，壶关三老令孤茂冒死向汉武帝上书：“我听说：父亲就好比是天，母亲就好比是地，儿子就好比是天地间的万物，所以只有上天平静，大地安然，万物才能茂盛；只有父慈，母爱，儿子才能孝顺。如今皇太子本是汉朝的合法继承人，将承继万世大业，执行祖宗的重托，论关系又是皇上的嫡长子。江充本为一介平民，不过是个市井中的奴才罢了，陛下却对他尊显重用，让他挟至尊之命来迫害皇太子，纠集一批奸邪小人，对皇太子进行欺诈栽赃、逼迫陷害，使陛下与太子的父子至亲关系隔塞不通。太子进则不能面见皇上，退则被乱臣的陷害困扰，独自蒙冤，无处申诉，忍不住忿恨的心情，起而杀死江充，却又害怕皇上降罪，被迫逃亡。太子作为陛下的儿子，盗用父亲的军队，不过是为了救难，使自己免遭别人的陷害罢了，臣认为并非有什么险恶的用心。《诗经》上说：‘绿蚁 往来落篱笆，谦谦君子不信谗。否则谗言无休止，天下必然出大乱。’以往，江充曾以谗言害死赵太子，天下人无不知晓。而今陛下不加调查，就过分地责备太子，发雷霆之怒，征调大军追捕太子，还命丞相亲自指挥，致使智慧之人不敢进言，善辩之士难以张口，我心中实在感到痛惜。希望陛下放宽心怀，平心静气，不要苛求自己的亲人，不要对太子的错误耿耿于怀，立即结束对太子的征讨，不要让太子长期逃亡在外！我以对陛下的一片忠心，随时准备献出我短暂的性命，待罪于建章宫外。”
汉武帝看到奏章后颇为感动，同时觉得太子刘据造反实属被逼无奈。看到这里，我们觉得汉武帝应该赦免太子刘据，令人不解的是，汉武帝感动归感动，并没有颁布诏书赦免太子，也没有颁布诏书停止对刘据太子追铺。对此，留下太多不解！
八月辛亥（初八），刘据的藏身之地被发现，遭到地方官兵围剿。刘据觉得自己难以逃脱，遂自缢而亡。随同刘据逃亡的两个孩子，汉武帝的孙子，也一同遇害。
还有，刘据的妻子史良娣、长子刘进、子妇王翁须、女儿（皇女孙）皆在长安遇害。唯有尚在襁褓中的刘据的孙子刘病已（也叫刘询，后成为皇帝，史称汉宣帝）受人暗中保护，才躲过一劫。
不管刘据的家眷是死在刘据之前还是刘据之后，都是汉武帝对刘据太子赶尽杀绝的行为。
汉武帝剧照太子刘据之死，到底是不是汉武帝想换太子，故意放任奸臣谄害的结果？我们不得而知。从汉武帝对自己的儿子刘据赶尽杀绝来看，让人唏嘘：无情最是帝王家！
