永平十八年（75年）六月，西域的焉耆和龟兹两国攻打西域都护陈睦，陈睦全军覆没。北匈奴的军队则在柳中城包围关宠。
永平十八年八月，汉明帝去世，朝廷正是大丧之机，没有派出救兵。于是车师再度反叛，和北匈奴一道进攻耿恭。耿恭激励士兵进行抵抗。车师后王夫人的祖先是汉人，经常暗中把敌情告诉耿恭，又供给他粮食军饷。几个月后，汉军粮食耗尽，便用水煮铠甲弓弩，吃上面的兽筋皮革。耿恭和士兵以诚相待，同生共死，所以众人全无二心，但死者日渐增多，只剩下了数十人。北匈奴单于知道耿恭已身陷绝境，定要让他投降，便派使者去招降耿恭说：“你如果投降，单于就封你做白屋王，给你女子为妻。”耿恭引诱使者登城，亲手将他杀死，在城头用火炙烤北匈奴使者尸体。北匈奴单于大为愤怒，又增派援兵围困耿恭，但仍不能攻破城池。[7][8]当时，关宠上书朝廷请求救援，汉章帝采纳司徒鲍昱的建议，派征西将军耿秉屯守酒泉，派酒泉太守秦彭（一作段彭）、谒者王蒙、皇甫援征发张掖、酒泉、敦煌三郡以及鄯善部队，共七千多人，前往救援。
建初元年（76年）正月，秦彭等人率军在柳中集结，进击车师，攻打交河城，斩杀三千八百人，俘虏三千余人。北匈奴惊慌而逃，车师再度投降东汉。[9][10]
这时，关宠已经去世，王蒙等人打算引兵东归。耿恭的一位军吏范羌当时正在王蒙军中，他坚持要求去援救耿恭。将领们不敢前往，便分出两千救兵交给范羌。范羌经由山北之路去接耿恭，途中曾遇到一丈多深的积雪。援军精疲力尽，仅能勉强到达。耿恭等人夜间在城中听到兵马之声，以为北匈奴来了援军，大为震惊。范羌从远处喊道：“我是范羌。朝廷派部队迎接校尉了！”城中的人齐呼万岁。于是打开城门，众人互相拥抱，痛哭流涕。次日，他们便同救兵一道返回。北匈奴派兵追击，汉军边战边走。官兵饥饿已久，从疏勒城出发时，还有二十六人，沿途不断死亡，到三月抵达玉门时，只剩下了十三人。
这十三人衣衫褴褛，鞋履洞穿，面容憔悴，形销骨立。中郎将郑众为耿恭及其部下安排洗浴，更换衣帽。并上书朝廷说：“耿恭以微弱的兵力固守孤城，抵抗匈奴数万大军，经年累月，耗尽了全部心力，凿山打井，煮食弓弩，先后杀伤敌人数以千计，忠勇俱全，没有使汉朝蒙羞。应当赐给他荣耀的官爵，以激励将帅。”耿恭到达洛阳后，鲍昱上奏称耿恭的节操超过苏武，应当封爵受赏。于是任命耿恭为骑都尉[11]，任命耿恭的司马石修为洛阳市丞，张封为雍营司马，军吏范羌为共县丞，剩下九人都授予羽林之职。耿恭母亲在此之前就已去世，等耿恭回来，补行丧礼，汉章帝下诏派五宫中郎将馈赠牛和酒解除丧服。