直到刘旦等人被处死，追查同谋者，苏武与上官桀、桑弘羊有旧，燕王又因苏武功高而官小数次上书，其子又参与谋反。廷尉上书请求逮捕苏武，霍光把奏章搁置，只将苏武免官而已。
苏武，参与拥立武帝曾孙刘询即位，是为汉宣帝。宣帝登基后，赐苏武爵为关内侯，食邑三百户。
后来，卫将军张安世推荐苏武通悉典章制度、出使持节不降，宣帝召苏武在宦者署听候宣召，多次进见，拜右曹典属国。宣帝因苏武是德高望重的老臣，只令他每月的初一和十五日入朝，并尊称他为“祭酒”。
苏武，把所得赏赐，全部施送给弟弟和过去的邻里朋友，家中不留一点财物，自恭哀皇后的父亲、平恩侯许广汉，宣帝之舅、平昌侯王无故和乐昌侯王武到车骑将军韩增、丞相魏相、御史大夫丙吉等重臣，都很敬重苏武。
此时，苏武年事已高，宣帝曾问左右：“苏武在匈奴那么久了，可还有子嗣吗？”苏武得知后，透过许广汉向宣帝陈述：“以前在匈奴发配时，娶的匈奴妇人正好生了一个儿子，名字叫通国，有消息传来，想通过汉使者送去金银、丝绸，把男孩赎回来。”宣帝同意了，后苏通国随汉使回汉朝，宣帝命其为郎，又让苏贤之子做了右曹。
苏武逝世，享年八十余岁，匈奴呼韩邪单于来朝，宣帝因“戎狄宾服，思股肱之美”。于是，在未央宫麒麟阁，图画大司马大将军霍光等十一位功臣像，苏武位列最末。
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