建武二十四年（48年），南方武陵郡五溪蠻暴動，武威將軍劉尚前去征剿，結果因為冒進深入，被蠻夷圍困。光武帝緊急下詔，讓宋均出使傳令江夏迅速帶三千人馬前去救援。不過，當宋均趕到時卻為時已晚，劉尚已經戰死，所屬士兵全軍覆沒。
前往救援劉尚的，還有伏波將軍馬援，他也和宋均一樣，沒能及時趕到。於是，馬援繼續率領四萬大軍南征，誓要平定蠻夷之亂。而此時光武帝的任命也下來了，他讓宋均作為監軍，跟隨大軍一同南下討伐蠻夷。
建武二十五年（49年），馬援率部到達臨鄉，蠻兵來攻，馬援迎擊，大敗蠻兵，斬俘兩千餘人，蠻兵逃入竹林中。此前，當部隊到下雋時，有兩條路可走，一是經壺頭山，一是經充縣。經壺頭山，路近，但山高水險，經充縣，路遠，糧運不便，但道途平坦。究竟該從哪兒進發，光武帝開始也拿不定主意。
這時候，隨軍中有個叫耿舒的權貴子弟建議大軍應該從充縣出發，那裡適合大軍行動。而馬援則認為，進軍充縣，耗日費糧，不如直接進壺頭，扼其咽喉，充縣的蠻兵定會不攻自破。兩個人意見不一致，便上表說明情況，請光武帝裁決。最終，光武帝選擇相信馬援。
這年三月，馬援率軍進駐壺頭。蠻兵據高憑險，緊守關隘。水勢湍急，漢軍船隻難以前進。加上天氣酷熱難當，好多士兵得了暑疫等傳染病而死，兵力減損過半。這時候，馬援也身患重病，部隊陷入困境。
當時，馬援命令靠河岸山邊鑿成窟室，以避炎熱的暑氣。雖困難重重，但馬援意氣自如，壯心不減。每當敵人登上高山、鼓譟示威，馬援都拖著重病之軀出來觀察瞭望敵情。手下將士深為其精神所感動，不少人熱淚橫流。
然而，耿舒卻在此時寫信給其兄好畤侯耿弇，告了馬援一狀：“前次我上書建議當先進攻充縣，糧雖難運而兵馬得以展開使用，軍人數萬爭先奮進。今困在壺頭不得進，大眾憂鬱將死，實可痛惜。前次到臨鄉，賊無故自己到來，當時如果乘夜攻擊，就可消滅掉。伏波用兵像西域的賈胡，到一處後就止步不前，因此失利。今果然困於疾疫，都如我所預言的一樣。”耿弇收到兄弟寄來的信後，當即將這件事奏知光武帝。光武帝就派虎賁中郎將梁松去責問馬援，並命他代監馬援的部隊。梁松本來就和馬援有仇怨，本想著藉此機會來個公報私仇，但當他到時，卻看到馬援已經病故。梁松舊恨難消，乘機誣陷馬援。劉秀大怒，追收馬援新息侯印綬。
馬援死後，大軍難以為繼，即將撤回。宋均考慮到軍隊還沒返回，就與眾將商議說：“現在路途遙遠，士兵多病，不能打下去了，想暫且假冒皇帝的命令設法讓賊兵投降，大家看怎麼樣？”眾將都伏在地上不敢回答。
宋均接著說：“忠臣在外，只要有使國家安定的辦法，就可以自己作主這樣做。”於是假託皇帝調伏波司馬呂種負責守衛沅陵縣，命令呂種奉詔進入賊營，把皇上的恩德和信義告訴他們，宋均於是率領軍隊緊隨在呂種的後面。蠻夷都驚恐害怕了，立即聯合起來殺掉他們的大帥就投降過來。
就這樣，宋均順利進入賊營，遣散了那些賊兵，打發他們迴歸各自所在的郡，給他們任命長吏進行管理，然後自己返回朝廷。宋均還沒到京師，就先彈劾了自己假造皇命的罪行。光武帝嘉獎宋均有功，迎接並賞賜他金帛，還讓他經過家鄉時上墳祭祖。那以後，常常遇到各方意見不能一致的情況，皇上就多次向宋均詢問。