建武二十四年（公元48年），南方武陵五溪蛮夷部族发生暴动。六十二岁的马援向光武帝请战，带兵出征，讨伐蛮夷。
建武二十五年（公元49年）的春天，马援率军队到达临乡。蛮兵突然进攻，马援带兵出击，打败了蛮兵，杀死、俘虏共二千多人。
很久以前，马援生病，在家中卧床休息。虎贲中郎将梁松去探望他。梁松拜见马援时，在床前向马援行礼。但是，马援并没有回礼。马援的儿子们看到父亲这样，感到非常奇怪。梁松走了以后，他们问马援：“父亲，梁松是驸马，又身居高位。很多官员都对他毕恭毕敬，礼让三分。可是，梁松向您行礼后，您却没有还礼。为什么您敢这样对待他？”马援答道：“我和梁松的父亲是好朋友。即便梁松的身份再尊贵，但是在长辈面前，他又岂能不讲辈分呢？”
马严和马敦是马援的侄子。两人都喜欢结交侠义之士，平时还喜欢随便发表议论。马援在交趾时，专门写了一封信，告诫他们。信中说：“在听到别人的过失时，我希望你们像听到父母的名字那样，只能听不能说出来。我平生最痛恨的事，就是有人随便评论他人，肆意议论朝政和时事。如果子孙后辈中，有人有这样的行为，那么我宁愿去死，也不想听到这样的事。我非常敬重山都的县长龙伯高。因为他为人敦厚，做事周到严谨，对人谦恭，生活俭朴，威严又公正廉洁。我希望你们能向他学习。越骑司马杜季良生性豪爽，为人仗义，处处为朋友着想。他经常为他人的忧虑而忧愁，以他人快乐作为自己快乐。他父亲去世的时候，附近郡县的朋友都前来吊丧。虽然，我也十分敬重杜季良。但是，我不希望你们像他那样。即使你们做不成龙伯高那样的人，也能成为一个恭谨的人。就像老百姓说的：‘即便画不成大雁，也还能像鸭子’。如果你们学做杜季良，一旦学不好，就变成了一个轻浮的人。那样就印证了‘画虎不成反类犬’的俗语了。”
恰好，一个杜季良的仇人向光武帝上书，状告杜季良。奏章中说：“杜季良此人行为轻浮，到处拉拢人心。马援将军身在千里之外，仍不忘写信回家，告诫自己的子侄，不许同杜季良交往。而窦固和梁松不仅和杜季良来往密切，还支持他的所作所为，在一旁煽风点火。这实在是扰乱国家，败坏纲纪的举动。”
光武帝看完奏章后，召见窦固和梁松。光武帝拿出马援的书信和指控杜季良的奏折，向二人质问此事。二人慌忙叩头认错，直至血流满面，才免于获罪。光武帝下令，免除了杜季良的官职，龙伯高则升任零陵太守。这件事后，梁松对马援非常憎恨。
后来，马援带领讨伐蛮夷的大军走到下隽时，有两条路可以进入蛮夷的地界。一条路是走壶头。这条路虽然距离近，但水深莫测，非常凶险。另一条路走充县。这条道路很平坦，但是运送补给的线路会延长。马援认为走充县是在浪费时间，而且会消耗过多的军粮。所以马援主张进军壶头，这样可以直插蛮夷军队的咽喉，也可以很快攻破充县。耿舒则提议走充县。一时间，两人的意见难以统一，只得上报朝廷。最终，光武帝同意了马援的进军路线。于是，大军向壶头进发。
蛮夷士兵已经占据了高处，在险要的地方也安排重兵把守。由于水流太急，大军的舰船无法向上游前行。
当时正是天气最热的时候，很多士兵得了瘟疫，不治身亡。马援也没能幸免。于是，大军只能在河岸附近驻扎下来。马援命令士兵们在岸边的山崖上开凿洞穴，用以栖身避暑。站在高处的蛮夷士兵时常会敲锣打鼓，大声呐喊。每到这时，马援就会拖着病体，步履蹒跚地到处去察看，瞭望敌情。看到这样的情形，身边的随从都被马援的精神感染，无不感动落泪。
但是，耿舒写了一封信给自己的哥哥，好畤侯耿弇。他在信中说：“当初，我在奏折中，就向皇帝陛下建议大军先攻打充县。那样虽然会给粮草运输增加困难，但毕竟道路通畅，易于数万大军的行进。现在，大军被困在壶头，官兵士气抑郁低落。加上军中瘟疫爆发，很多士兵都快病死了。这样的情况，实在是让人心痛不已！当初在临乡的时候，蛮兵毫无征兆的出现在大军面前。如果当时能在夜里突袭蛮军，肯定可以一举消灭他们。但是，马援到达一个地方，就要在那里稍作停留，像一个西域的商人。结果，错失了战机，这就是他失败的原因。如今，天气炎热，军队染上了瘟疫，情况和我之前预想的一样。”
耿弇收到弟弟的来信后，立刻上报朝廷。光武帝随即任命梁松为监军，就此事前去问询马援，并监管马援的部队。
碰巧此时，马援病逝。于是，梁松借机诬陷马援。光武帝愤怒之下，撤销了马援新息侯的爵位。
马援在交趾时，发现薏苡仁有抵御瘴气、使身轻体健的功效。所以，经常食用。在班师回朝的时候，他还载了一车薏苡仁回来。马援死后，有人以此诬告马援，说当时车上装的都是上等的珍珠和犀牛角。这让光武帝对马援愈发愤恨。
看到这种情形，马援的妻子儿女惊恐不安。他们只得将马援的棺柩草草葬在了城西，没敢把他运回祖坟安葬。马援生前的朋友和门客中，没有一个人前来吊丧。
马援的妻子和马严用草绳把自己捆绑起来，一起到皇宫前，向光武帝请罪。光武帝让他们看了梁松的奏折。直到这时，马援的家人才弄清楚马援的罪名。他们知道马援是蒙受了天大冤枉。于是，先后六次向光武帝上书，申诉冤情，言辞哀伤凄切。
云阳的前任县令朱勃也上书光武帝，为马援鸣冤。
奏章中说：
我认识的马援将军，在西州时，就敬仰皇上的英明仁义。为陛下经营陇、冀两地，他历经艰难险阻，九死一生。马援此人谋略出众，多如泉涌。他行动迅速灵活，出兵攻无不克，战无不胜。当年，出兵讨伐先零羌时，他的小腿曾经被飞箭射穿。他奉命征讨交趾时，抱着必死的决心，与妻儿诀别。后来，又带兵南征，迅速攻陷临乡。此次大军出征，已经立有战功。只是功业未成，马援却已经重病身亡。虽然，出征的官兵染上了瘟疫，但马援并没有置身事外，仍然和将士们一样。战争中，有人因持久作战而获胜，也有人急于求成，因速战而失败。长驱直入敌境作战，这未必是正确的做法。但是，不深入作战也未必是错误的。
凭心而论，哪个人愿意长时间待在随时可能丧命的地方？二十二年来，马援为朝廷四处征战。北面，出塞到过大漠。南方，渡江到过海边。现在，他染上瘟疫，病死在军营里。又被人诬陷，毁了一世的英名，爵位被夺，封地失传。老百姓不知道他犯了什么过错，天下人不明白他的罪名。他的家人只能关紧自己家的门窗，无法将他送进祖坟安葬。一时间，窜出这么多对马援的怨恨和不满，这让马氏家族惶恐不安，惊慌失措。死去的人，无法为自己辩解。活着的人，也不能为他鸣冤。这让臣感到无比悲痛！英明的君主善于运用赏罚制度。曾经，高祖给陈平四万斤黄金，让他去离间楚军，却从来不过问这些黄金的去处，又怎么会怀疑军中钱粮花销的账目呢？臣恳请陛下，让公卿们来判定马援的功与过，由他们来决定能否恢复他的爵位。以此让百姓心安，不再议论此事。
光武帝看了朱勃的奏章后，对马援的愤恨有所缓解。
很早以前，朱勃十二岁的时候，已经能熟练的背诵《诗经》、《书经》，言谈举止，温文尔雅。他经常会去拜访马援的兄长马况。那时，马援才刚开始念书。看到朱勃小小年纪就有如此学识，马援觉得自己不如他，心中很失落。马况察觉到了马援的异常，亲自给马援倒了一杯酒，安慰他说：“不要怕他。朱勃这是小器早成，他的才智也就到此为止了。最终，你的学识会高过他，不要泄气。”朱勃未满二十岁时，就被推荐做了渭城的代理县令。可是，直到马援做了新息侯的时候，朱勃仍然只是个县令。后来，马援虽然身居高位，时常会看在旧日的情分上关照朱勃。但马援内心又鄙视朱勃，有时还会怠慢、侮辱他。朱勃对马援的态度反而愈发亲近。马援遭人诬陷的时候，只有朱勃善始善终，始终如一，为马援伸冤。
马援死后，光武帝让宗均担任马援大军的监军一职。当时，军中半数以上的将士们都死于瘟疫。蛮军当时的处境也不好，饥困交加。
于是，宗均召集军中的将领，商议说：“我们大军远道而来，如今军中瘟疫肆虐，已经不具备和蛮军战斗的能力了。我打算假传圣旨，招降蛮军，众位将军以为如何？”众将领听后，都跪在地上，没有人敢回应。宗均看到这种情况，说：“将在外，君命有所不受。当前事关国家安全，我应当能独断专行。”
随后，宗均让伏波司马吕种出任沅陵的代理县长，并命令他带着伪造的圣旨，前往敌营，招降蛮军。自己则率领士兵跟在吕种的后面。
宗均此举，使蛮军恐慌不已。十月，蛮军士兵杀死了自己的首领，投降汉军。宗均占领了蛮军的大营，命令蛮夷士兵返回各自归属的郡县，还任命了一些地方的官员。武陵蛮夷叛乱就此平定。随后，宗均率军，班师回朝。
在回京的路上，宗均向光武帝上书，自我弹劾，坦承假传圣旨的罪行。光武帝不但没有责罚他，反而派人前去迎接，并赏赐金银财物，以示嘉奖。另外，光武帝还准许他在经过家乡时，去祖坟祭扫。