已犯下矫诏之罪的刘据，因不知武帝是否在世，便决定起兵。因太子能指挥到的车马有限，所以刘据派舍人持节，连夜入长秋门将自己的计划报告卫皇后。皇后支持后，发动了中宫的中厩车马，取武库兵器，调长乐宫卫队，告令百官江充谋反，太子亲自监斩江充，骂道：“赵国的奴才！扰乱你的国王父子还嫌不够吗?又来扰乱我们父子!”在上林苑中的烧死一众胡人巫师。
苏文逃出长安，来到甘泉宫，向汉武帝报告说太子很不像话，汉武帝说道：“太子肯定是害怕了，又愤恨江充等人，所以发生这样的变故”。因而派使臣召太子前来，使者却因胆怯未敢入城，对武帝谎称太子造反要杀自己，武帝大怒，由是深信太子已反。
在此之前，左丞相刘屈氂因与李广利是亲家，个人与太子争斗。刘据遂以门下宾客为将，率领卫队攻入丞相府，想杀了刘屈氂，刘屈氂逃跑，并丢了官印及绶带，丞相长史乘车赶到甘泉宫，将此事上报于武帝。
武帝问丞相刘屈氂在做什么，使者回答说丞相在封锁消息，没敢发兵。武帝愤怒刘屈氂的作为，并谴责刘屈氂没有周公的遗风，随后赐予刘屈氂加盖了玺印的诏书：“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！紧守城门，决不能让叛军冲出长安城！”
如扶苏当年面对赵高手中伪书的情势一般，刘据面对刘屈氂手中这道不知真假，却要置自己于死地的皇帝玺书，向文武百官发出号令：“皇上因病困居甘泉宫，我怀疑可能发生了变故，奸臣们想乘机叛乱。”汉武帝从甘泉宫返回，来到长安城西建章宫，率先掌控兵权，颁布诏书征调三辅附近各县的军队，部署中二千石以下官员，归刘屈氂兼职统辖。
刘据手中并无正规军队，三辅军队又调遣不得，太子便派使者假传圣旨，将关在长安中都官的囚徒赦免放出，命少傅石德及门客张光等分别统辖，又派长安囚徒如侯持符节征发长水和宣曲两地的胡人骑兵，一律全副武装前来会合。
不约而同，武帝亦想到了由长水校尉统领的长水宣曲胡兵，便派遣侍郎莽通到长安，莽通便将如侯逮捕，并告诉胡人：“如侯带来的符节是假的，不能听他调遣！”并斩杀如侯亲自引长水宣曲胡骑入长安，武帝又征发船兵，一并交由大鸿胪商丘成，太子调兵以失败告终。
而后，刘据来到北军军营南门之外，站在车上，将护北军使者任安召出，颁与符节，命令任安发兵。但任安拜受符节后，却返回营中，闭门不出，太子调兵再次失败。
太子带着卫队囚徒离去，将长安四市之人约数万人，临时武装起来，到长乐宫西门外，正遇到刘屈氂率领的军队，双方会战五天，死亡数万人，鲜血像水一样留入街边的水沟。民间都说太子谋反，所以人们不依附太子，而丞相一边的兵力不断增多。
刘据兵败，南逃到长安城覆盎门，司直田仁正率兵把守城门，因觉得太子与武帝是父子关系，不愿逼迫太急，所以使太子得以逃出城外。
刘据出逃后，武帝责问御史大夫暴胜之，擅自阻止丞相斩杀释放太子出城的田仁，暴胜之因惶恐而自杀，任安因怀二心，与田仁同处以腰斩之刑。莽通捕获反将如侯，以及长安男子景通抓获太子少傅石德，功劳最大，分别被封为重合侯与德侯，商丘成力战张光封为秺侯。太子的众门客，曾经出入宫门的一律处死；凡是跟随太子发兵的，一律按谋反罪灭族；官吏和士兵有乘乱抢劫的，全部流放到敦煌郡。因太子逃亡在外，所以开始在长安各城门设置屯守军队。
一连串的诛罚使得群臣忧心惧怕，不知如何是好，壶关三老令孤茂上《讼太子冤书》于武帝，说：“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：‘绿蝇往来落篱笆，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。”奏章递上去，汉武帝见到后受到感动而醒悟，但还没有公开颁布赦免。
刘据向东逃到隶属京兆尹的湖县，隐藏在泉鸠里的一户人家，此地西距潼关三十里、长安三百里，东距函谷关八十里，紧靠当时贯通关内关外的交通驿道，又隐藏在峡谷中，位置非常险要。主人家境贫寒，经常织卖草鞋来奉养太子。
后来，刘据听说有一位富有的旧相识住在湖县，便派人去寻找他，却导致消息泄露，地方官围捕太子。
国储副君三十八载的刘据不愿被陷他至此的佞臣捉拿受辱，自经而死。
前来搜捕的兵卒中，有一山阳男子，名叫张富昌，用脚踹开房门，新安县令史李寿跑上前去，将太子抱住解下。主人与搜捕太子的人格斗而死，二位跟随太子出逃的皇孙，也一同遇害，卫太子败后，其妻史良娣、长子刘进、子妇王翁须、女儿（皇女孙）皆在长安遇害。