漢軍無功而返，漢武帝大怒。尤其怨恨王恢沒有出擊而擅自罷兵，使漢軍一無所獲。
王恢據理力爭：約定主力部隊與單於交戰，我率兵攻擊匈奴的後勤輜重，必然有利可得。但單於覺察了我們的埋伏，不到馬邑城就撤退了，我們如果出擊，三萬人勢必不敵匈奴十萬精兵。不出兵，回來也是死，臣已做好必死的準備，但臣是為了保全陛下三萬兵力啊！
武帝恨意難平，對此充耳不聞，立即將王恢交付廷尉（司法部長）處理。廷尉按照法律，王恢當斬。王恢覺得冤屈，也再不敢當麵衝撞武帝，於是用千金重禮賄賂丞相田蚡。武帝正在氣頭上，田蚡也大氣不敢出一聲，又求到姐姐王太後，說：馬邑之謀是王恢率先主張的，現在事沒辦成，反殺王恢。親者痛，仇者快。恰是中了匈奴人的下懷啊！王太後一向是弟弟的鐵杆支持者，很快把這番話轉告給漢武帝。
竇太後去世後，王太後、田蚡繼續牽製漢武帝，漢武帝早已心存不滿。這次漢軍無功而返，他羞憤交加，顏麵無存。不知輕重的王太後、田蚡還在一旁指手畫腳，更堅定了漢武帝的誅殺之心，於是，漢武帝回複王太後，我聽信了王恢的一通忽悠，派幾十萬大軍，投入馬邑之謀。即使抓不到匈奴單於，王恢攻擊單於的輜重，也會有不少收獲以安慰士大夫。事到如今，不殺王恢，我無法給天下人一個交代。（上曰：首為馬邑事者，恢也，故發天下兵數十萬從其言為此。且縱單於不可得，恢所部擊其輜重，擾頗可得，以慰士大夫心。今不誅恢，無以謝天下。）“天亡我”也好，“戰之罪”也罷，馬邑之謀刺傷了漢武帝的皇者自尊，王恢注定是這場戰役的替罪羔羊，當即在獄中自殺。
王恢死的確實冤枉。他為漢武帝苦心製定了一個“完美”計劃，由於單於意外警覺而破產。他從現實出發權衡利弊，為漢朝保全了三萬兵力，卻把自己逼上了絕路。
他是第一個因抗擊匈奴而被冤殺的漢廷高官。
馬邑之謀的結果如何呢？
“馬邑之謀”像一個美麗的肥皂泡，還沒成形就破滅了。但是，“馬邑之謀”到底不是一個虛幻的泡泡，對於凶狠的匈奴王和血性的漢武帝，它給兩方的精神刺激都是巨大的。
第一，漢匈關係的轉折點。
馬邑之謀雖然失敗而終，漢匈關係卻因此受到極大破壞。軍臣單於僥幸躲過一劫，心中的怨恨可想而知。
和親維係的短暫和平本來就非常不可靠，馬邑之謀後，和親完全斷絕，匈奴頻頻攻擊漢朝邊塞，入侵事件接連不斷（自是之後匈奴絕和親，攻當路塞，往往入盜於漢邊，不可勝數）：漢匈關係進入空前緊張的新時期。
在此之前，由於國力所限，漢朝在漢匈關係中一直扮演忍氣吞聲的角色，強顏歡笑地獻出女人、財物，維持苟和。漢武帝雪恥之心由來已久，“馬邑之謀”恰恰成為他對匈作戰的契機。他必然選擇鐵和血，以戰馬戈矛、精兵強將向匈奴開仗。
第二，作戰方略的轉折點。
從劉邦和親到馬邑之謀，漢軍一直采取消極防禦戰略。馬邑之謀功虧一簣，因此，這種誘敵深入、聚殲主力的戰法，從此不可再用。漢軍隻能采取主動尋找匈奴主力作戰的戰略，同時還要承擔深入匈奴腹地作戰的各種風險。
第三，馬邑之謀的評價。
馬邑之謀的失敗，看起來非常偶然，實際上卻是必然。
匈奴之患對於中原農耕民族，由來已久。戰國時期的代國就已經麵臨匈奴入侵。秦始皇為了防備匈奴，修築萬裏長城。漢朝自建國始，就麵臨這一大難題。如此漫長的民族紛爭，僅僅希望設一個騙局，靠一次充滿變數的伏擊戰，一舉解決漢匈之間多年的爭端，實在很不現實。
馬邑之謀是一次“斬首行動”，如果真的成功，結果無非兩點：
一是殺死軍臣單於，二是消滅單於主力。
即使如此，匈奴之患就真正解決了嗎？未必！
斬殺軍臣單於，消滅單於主力，對於解決漢朝邊患，的確不可低估。但是，軍臣單於被殺之後，新的單於會立即出現；一個強大的遊牧民族不可能僅僅因為死了一個單於，少了十幾萬軍隊，就徹底崩潰。一次大勝會重創匈奴，但不可能一次性解決所有問題。從元光二年（前133）的馬邑之謀開始，到征和三年（前90）李廣利全軍覆滅投降匈奴，漢武帝和匈奴打了44年，看似殘弱的匈奴並未被征服，反而拖垮了強大的西漢王朝。漢武帝在征和四年（前89）下“輪台罪己詔”，停止對匈作戰。近半個世紀的征伐未能解決的問題，怎麼可能靠一次僥幸勝利就徹底解決呢？
馬邑之謀宣告此路不通。漢武帝要想取得對匈作戰的勝利，不但要改變戰略，還要選拔新的將才。對匈戰場上，漢武帝重磅推出了哪位英才呢？
請看：初露鋒芒。