于是，梁胡郎等人率部归降唐朝，我估计这梁胡郎本来就和薛仁杲不对付，又加之如今这种没饭吃的的日子，多年来的积怨一并而发，索性率部投奔唐朝，不为别的，就图个能吃饱肚皮。
李世民见时机已经来临，遂选择浅水原上有利的地形与薛军决战，李世民派行军总管梁实扎营于原上，诱敌出战，薛军的统帅自以为很勇猛，所以率全部精锐出城迎击，然而李世民打仗还是有一套的，虽然决定要和你决战了，但还是令梁实依据险要地形不与薛军决战。
等过了几日后，薛军士气有所下降，士兵疲倦之时，李世民命部下与薛军展开正面交锋，当薛军集中兵力与唐军的正面部队交火时，李世民则出其不意亲率大军从敌军背后袭击，薛军腹背受敌，死伤数千人，于是赶忙突围逃走。
不过这时薛军的主力还是尚在的，如果此时乘胜追击，恐怕也不会有什么好结果，所以李世民的一个部下就劝他不要追击，但在李世民看来，这种破竹之势，机不可失，所以就没听进部下的建议，当即率2000余骑兵乘胜直追，占据泾水南岸，使溃散的薛军不能入城。
其实当时薛军还是有好几万人的，对抗两千人还是绰绰有余的，但此时的薛军已经人心涣散，也并不知道前来追击的唐军只有两千人，求生的欲望迫使他们丢盔弃甲，四散逃离。
而此时的薛仁杲，除过攻打李世民的部队外，手中还是有着好几万兵马的，所以其将大军摆在城池的周围，来抵抗唐军，但薛仁杲万万没想到的是，他的部下浑干等一批人，很是识时务，竟然临阵降唐了，这不可否认的成为对薛仁杲最致命的一击。
薛仁杲此时陷入极度的恐惧，赶忙关紧城门。傍晚，唐大军围城。
眼看大势已去，薛仁杲于十一月初开城投降，自此，唐军平定了陇西，确保了后院的安全。薛仁杲也被李世民押往长安斩首。这时的唐王朝由于收编了薛军的一些人马，尤其是拥有了陇西这块天然的养马场，军队的实力也大大提升。
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