兵有乘乱抢劫的，全部流放到敦煌郡。因为刘据逃亡在外，从这时开始在长安城各城门屯驻军队，过了二十多天，刘据在湖县被抓住。
贰师将军李广利率兵出击匈奴，刘屈氂设宴给李广利饯行，送到渭桥，刘屈氂和李广利告别。李广利说：希望君侯早些请皇上立昌邑王刘髆为太子。如果昌邑王刘髆被立为皇帝，您今后还担忧什么呢？刘屈氂答应了李广利的请求。昌邑王刘髆是李广利的妹妹李夫人生的儿子。李广利的女儿是刘屈氂儿子的妻子，所以李广利和刘屈氂两人都想立昌邑王刘髆为太子。
这时，审理巫蛊之案的官员追查得很紧，内者令郭穣告发刘屈氂的夫人，因为刘屈氂多次受到汉武帝谴责，所以指使巫师在祭祀土地神时诅咒汉武帝，有恶毒的语言，以及刘屈氂与李广利共同祷告祭祀，想使昌邑王刘髆当皇帝。主管官员将此事奏告汉武帝，请求审讯查验，汉武帝批准，办案人员将刘屈氂定罪为大逆不道。汉武帝下令把刘屈氂放在载运食品的车上游街示众，然后在长安东市腰斩，刘屈氂的妻子押赴华阳街斩首示众，李广利的妻子儿女也收捕入狱。李广利听到这个消息，投降了匈奴，其宗族全部被处死。