数十骑兵冲在队伍最前方，如同一支锋利的箭矢楔入西秦阵营。唐军里外呼应，人人奋勇，杀声动地。西秦军彻底崩溃，四散奔逃，被斩首数千级。
李世民率两千骑兵穷追不舍，窦轨担心有失，拦在秦王马前苦苦劝谏穷寇勿追。李世民答：“眼下势如破竹，机不可失，舅舅但请放心！”窦轨不好多说，只得拨马让路，紧跟在李世民身后。
薛仁杲于城下列阵，与李世民两千骑兵隔泾水（渭河支流，全长九百余里，流经长武、彬县等地）对峙。西秦军经此一战早已胆寒，将领浑干等数人在阵前叛逃唐军。残忍狡诈的薛仁杲这次是真怕了，引军入城固守。
太阳快要落山时，唐军主力相继赶到，包围了城池。
夜半，守城士卒争相出城投降，薛仁杲无计可施，只得出降。万余陇右精兵，连同五万百姓一并归唐。
打了大胜仗，一扫三个月前的浅水原之辱，大家都很高兴，互相庆祝。有人向李世民请教：“大王您一战而胜，舍弃步兵，又不携带任何攻城器具，轻骑直奔城下。大家都认为无法攻克，您取顺利夺占，这是为什么？”
李世民答：“宗罗?等都是陇外人，将领骁勇、士卒凶悍。我出其不意的打败他们，杀伤却并不多。如果动作迟缓，让他们进入城内，薛仁杲率领他们据城固守，我们就很难攻克。我们乘胜急进，不给他们喘息之机，他们只有逃归陇外。折墌城防空虎，薛仁杲胆破心惊，无暇思量，所以我才能够打败他。”听完李世民的话，众将心悦诚服。
李世民将所得降卒放心交由薛仁杲、薛仁越兄弟，以及宗罗?、翟长孙等统带，和他们共同射猎，毫无疑忌。西秦将领彻底被李世民的魅力折服，甘愿为他效死。李世民听说过褚亮大名，将他邀入麾下。
李渊派使者向李世民交待：“薛举父子残杀我军将士，你要杀尽他们用以告慰冤魂。”瓦岗寨前首领李密劝谏道：“薛举滥杀无辜，所以才招致灭亡。陛下又何必怨恨，已经归顺的人民需要好好安抚。”
李渊这才收回成命，令李世民只杀首恶之徒，其余全部赦免。
李渊派李密到彬州迎接李世民，李密自恃曾坐拥百万大军，谁都瞧不起，甚至在李渊面前都脸有傲色。但当见到挺拔英武的李世民，不禁内心折服，私下对殷开山说：“这真是雄主啊，不是像他这样的人，怎能平定祸乱！”
十一月二十二日，秦王李世民凯旋而归。
薛仁杲、仵士政被斩于闹市，追赠刘感为平原郡公，谥号忠壮。因功恢复了刘文静、殷开山职务。
李渊大宴参战将士，告诫群臣说：“我李渊靠大家共同拥戴，得以成就帝业。如果天下太平，我们可共保富贵。倘若让王世充得志，大家全都性命难保！薛仁杲君臣覆亡，就是我们的最好镜鉴！”