相单程知汉军路远，粮少，地理不熟，又不明路径。下令义军藏入深山险溪，自守不出，不与接仗。待刘尚军粮草殆尽，退军时，一声令下，沿途截击。各军都按渠帅命令，严守寨卡，“不准放走一个敌军，不让一个敌军生还!”义军分兵把守险滩和主要溪口。
刘尚军在辰溪口、桂溪口、武溪口、龙溪口等处，连遭重创，已是“惊弓之乌，见曲木而心惊，奔北之军，闻风声而股栗”，早已溃不成军。尚存者只求夺路生还，毫无斗志。
相单程早在武溪口下游的龙溪口秤砣潭，布下天罗地网，秤砣潭外，另设三道防线，严防漏网。刚刚侥幸逃出的汉军，夺路心切，拼命划船快行。船入称砣潭时，相单程令旗一挥，炮声三响，从四面八方围拢的义军，将汉军的船只，层层包围于称砣潭中，又以横木缆索把江面截断。炮声震天，杀声撼地，强弓硬弩齐发，两岸弓箭手，直向敌船射击，尤以火箭最为厉害，射向那船，那船火起，烧死、溺死者甚多。杨四将军率伍从上游杀来；杨五将军率师从下游向上杀来，渠帅相单程站在龙溪口的最高处镇定指挥。那次战斗，真是箭如阵雨，刀光似电，杀气腾腾，鬼神丧胆，火海一遍，插翅难飞。称砣潭的清水变红了，尸若洪水流散木一般，汉军全军履没了，刘尚亦射死于秤砣潭。
当刘尚在沅水被阻击、围歼的时候，光武帝曾派遣一支3000人的快速部队，由曾在五溪任过“辰阳长”的谒者（官名，东汉常侍谒者五名，主殿上时节威仪；给事谒者共三十人，掌宾赞受事）宋均统领，前往救援。但待宋均到达时，刘尚已败。
刘尚败亡，五溪蛮乘胜扩大战果，顺沅水而下进攻今桃源、常德，二十四年（七月)相单程等下攻临沅，光武帝只好再次派军征讨。这次派遣的是李嵩、中山太守马成讨蛮。对这次征讨情况，史料记载很简单，不记出兵人数，也不记战争经过，只两个宇载结果:“不克”;另一处则记曰:“不能克”。《后汉书》马成传记载也极简:“二十四年南击武溪蛮贼，无功，上太守印绶”。此次征讨时间，始于建武二十四年秋七月，当结束于是年年底。征讨结果，肯定是败绩而归，因马成回朝后“上太守印经绶”，也就是受到了革职的处分。
然后就是著名的马援征五溪了。
李嵩、马成失败后，光武帝遂于当年年底再派4万大军，由名将伏波将军新息侯马援为帅，另以4员大将副之，第三次征伐五溪。
马援，字文渊，东汉陕西扶风茂陵（今陕西扶风县）人，是当时的名将，身官宦世家，先祖赵奢为赵将，长相俊美，新莽时，任扶风郡（今陕西兴平东南）的督邮。后因私纵重囚，马援亡命北地（现甘肃天水一带），留居当地经营牧畜，王莽末年投奔割据凉州的军阀隗嚣。建武四年（28年），奉书至洛阳，受到刘秀礼遇。建武八年（32年），隗嚣叛汉，光武帝亲征，马援“聚米为山谷，指画形势”，使光武帝得以顺利击溃隗嚣。西羌为患，建武十一年（35年），马援任陇西太守，率步骑三千，击破先零羌于临洮（今甘肃岷县）。建武十六年征为虎贲中郎将。建武十七年（41年），又被拜为伏波将军，领兵南下，平定二征，功封新息侯。此后，匈奴、乌桓侵扰三辅，马援认为“男儿要当死于边野，以马革裹尸还葬，何能卧床上在儿女子手中邪”，又主动请兵出击，光武帝担心他年事已高，不许。马援“据鞍顾眄，以示可用”。帝笑曰：“瞿铄哉是翁也！”于是派他与马武、耿舒共同出征。
这时马援年已六十二岁，在外征战数十年，饱经风霜，有病在身，但他仍然请求出战，光武帝怜他年老体衰，马援却说：“老当益壮，我还能披甲上马！”
伏波将军马援。《东观汉记》说，马援身高七尺五寸(按出土的东汉铜尺计算，合今一米七七)，“容貌如画”，是一位身材高大、面目俊美的大帅哥。
马援军由下隽（今湖南岳阳及湖北蒲沂境）至壶头（山名，在今湖南沅陵东北沅水南岸），其行军路线是由陆路从岳阳走洞庭西北岸诸县到今桃源入沅水，而后上溯“五溪”。马援军到达沅水，光武帝诏令宋均3000人马与之会合，并由宋均担任军队的监军。这样，马援大军至43000人以上建武二十五年(49年)春二月，马援军溯沅水到达当时临沅县与沅陵县交界处的“临乡”(在今桃源兴隆街乡)，遇到五溪蛮的攻击，但马援取得胜利。
马援临乡初战小胜后，随即再溯沅水向沅陵五溪地带进军。三月，到达临乡以上四五十里的壶头山，此地为出入五溪之咽喉，山深水疾。马援大军在此遭到五溪蛮的顽强阻击，不能前进。”
壶头山下，由东北至西南，是一段二十里长的沅水中著名的险滩雷回滩和清浪滩。五溪蛮当时曾在此聚集大量兵众，依恃山险水疾，“乘高守隘”，阻困着马援4万余大军。马援军从春至夏、秋，数月不能破逾壶头关隘，且“士卒多疫死，援亦中病”。马援也感染了时疫，只好凿河岸为窟室，以避暑气。蛮军每登高鼓操进军，马援总是走出窟室观察敌阵，以表示自己健康如常人，照常可以指挥作战，士兵们看见老将军的身影都感动得流下了眼泪，马援终因年迈体弱，感染时疫病死在沙场上。
在这种困境下，军中原主张从充道击五溪的中郎将耿舒，给其兄侯耿写回一封家书，历数马援领军举措之失说其兄将信上奏，光武帝遂派自己的女婿、虎贲中郎将梁松“乘驿”前往武陵“责问援，因代监军”。但是，在梁松到达之前，声称“男儿要当死于边野，以马革裹尸还”的62岁老将军马援，最终也“病卒”壶头山。
马援病死壶头，应为两方而因素所至，一是军事失利心中焦虑惶躁，二是年迈体弱中暑染疾;而前者又加重其疾患，终至“病卒”。征讨大军主帅马援的死去，标志着此次大规模征蛮的失利。
在这次征战途中，马援曾作《武陵深行》一首：
“滔滔武陵一何深，鸟飞不渡，兽不敢临，嗟哉武陵多毒淫。”
这位挣扎着从病榻起身，趔趄着跨上战马远征的汉代中兴名将，在征伐五溪的旅途中灰飞烟灭，成全了他“马革裹尸还”的誓言。五溪虽然战胜了马援，但马援却在一定程度上妖魔化了五溪。五溪就是蛮荒之地，是不适宜人们居住的地方。马援看到的，是一个鸟兽不至，文明难以化及的险恶地带。
东汉马援征辰沅五溪蛮遭到的失败，马援死于军中，对五溪历史发展产生的重大影响在随后的两千年中逐步的显现出来。因为这事给后来许多王朝统治者心里上蒙上了阴影，使他们长期不敢轻易来开发触动这山高水险、民风强悍的边鄙之地,而往往只采用保守的羁縻政策。无论是秦汉至南北朝时期推行的郡县制，还是隋唐至宋推行的羁縻州制，只是远远地看着这片土地不闹事就行了。元、明及清初数百年土司制度是羁縻州制度的进一步发展，其间也坚守一条“蛮不出境，汉不入峒”的原则，目的还是怕蛮民“寇边”。五溪特别是辰沅对中原而言，即便是通往西南的要道，也蕴藏着的风险。居住于澧沅水系上的苗蛮和他们的文化也因此而得以免于被中原文化统治得面目全非。