陳湯功高賞微，後事默默
建立如此不世之功，書奏朝廷後，丞相、御史都怪罪陳湯、甘延壽兩個人矯制發兵，中書令石顯又因為怨恨甘延壽不娶她姐姐的前隙，乘間攻擊兩個人為國生事招難。由於陳湯本人確實有貪財的毛病，擊敗匈奴後把不少勝利品歸為己有，也為司隸校尉所彈劾，並派人前去按驗審查。
情急之下，陳湯上疏：「臣與將士共誅郅支單于，萬里振旅凱旋，應有使者於路上慰留歡迎。現在司隸來審查按驗，是為郅支單于報仇啊！」元帝覺得有理，詔令州縣準備酒食於路勞軍。甘延壽、陳湯回朝後，石顯等人不斷上書二人乘危僥倖、矯制興軍之罪。漢元帝內心其實很歎賞兩人大功，但漢法嚴厲，因此遲疑不決，賞罰詔令一時間也拿不定。
最後漢朝宗室劉向上疏：「郅支單于囚殺使者吏士以百數，傷毀大漢國威。甘延壽、陳湯總百夷之君，攬城郭之兵，出百死，入絕域，斬郅支之首，懸旌萬里之外，萬夷懾伏，真不懼震。立千載之功，建萬世之安，群臣功勞莫過於此！武帝時代貳師將軍李廣利興師五萬，費錢數億，經四年勞頓，僅獲駿馬三十匹，武帝仍不錄其過錯，封拜軍人共兩侯、三卿、二千石一百多人。現在甘延壽、陳湯不勞漢師，不費斗糧，斬郅支之首，功高百倍於貳師將軍。應該高官厚爵，以獎有功。」於是漢元帝拜甘延壽義成侯，陳湯關內侯，各食邑三百戶，另賜黃金百斤。
甘延壽不久病死。漢成帝即位後，從前詆毀他們兩人的匡衡等朝臣又復奏甘、陳二人盜收康居國財物，陳湯被免為民。後來，陳湯又犯事下獄當死，因前功被免貶為士兵。十多年後，西域都護段會宗為烏孫兵圍困，上書告急，希望朝廷征發敦煌士卒救援。當時的丞相王商、大將軍王鳳及百官商議數日也做不了決策。王鳳最後對漢成帝說陳湯對西域事了解很多，可召見問他的意見。
陳湯在攻打郅支單于時患上嚴重的風濕病，雙臂都不能伸屈。皇帝召入後免其拜禮，把段會宗的告急文書給他看。陳湯久廢在家，一肚子怨氣，辭訴說：「將相九卿都賢達聰明，小臣區區一個殘廢人，不值得問我國家大事。」成帝說：「國家有急，您不要推辭。」陳湯想了想，說出自己的看法：「臣以為肯定沒有什麼事，敵圍自解。」成帝問其原因。陳湯說：「胡兵五個才能當一個漢兵，因為他們的兵器質量不行。最近聽說他們的鑄造技巧已效仿漢人得以改進，仍然是三個當一個。現在包圍段會宗的烏孫兵人數不足戰勝漢軍，又不能久攻，不出五天，當有好消息傳來。」四天之後，段會宗疏奏果然送到，報告敵圍已解。
由此，大將軍王鳳上報皇帝以陳湯為從事中郎，參決軍政事宜。從陳湯一席話中，可以想見當年的漢人是多麼壯勇，身高馬大的「胡兵」手執利刃，三個人僅僅能敵一漢軍。孰料到了南宋末期，數萬宋軍乘人之危，攻擊幾千被蒙古打敗的金國兵，反而又被這些殘卒敗兵所打跑。
陳湯復官後，老毛病又犯，常常受人金錢為人作奏章。後來王鳳的政敵成都侯王商執掌朝政(王鳳王商雖為兄弟，但權力之爭使父子兄弟水火不容。另，此王商不是先前的丞相王商)，又指奏陳湯惑眾不道和大不敬之罪，貶至敦煌。敦煌太守奏：「陳湯先前親誅郅支單于，威行外國，不宜近邊塞。」朝廷又把他遷到安定安置。
最後，還是議郎耿育上書皇帝，稱「陳湯老棄敦煌，正當西域通道，令郅支遺虜所笑！至今奉使外蠻者，未嘗不陳說大漢誅殺郅支單于的國威。朝廷現在貶竄功臣，使其死無其所。今國家既無文帝累年節儉富饒之畜，又無武帝梟俊擒敵之臣，獨有一陳湯耳！」書奏後，陳湯得於回歸長安家中，不久病死。
大英雄榮耀一時，大半生落寞，畢竟是節行有虧，不能善始善終。思及種種，反倒覺得他是個真正立體的人，有功有過，能喜能憂，千載之下，凜凜猶生。正是：「寒日征西將，蕭蕭萬馬從。吹笳覆樓雪，視纛滿旗風。槍壘依沙迥，轅門壓寨雄。燕然如可勒，萬里願從公。」
