當時番兵請降者專候將令，人已解甲，馬已離鞍。仁貴密遣秦懷玉領兵五千，去天山十裏、地名淯水，掘下土坑，深數十丈。次早令將士大驅人馬，將降兵引去，推落坑中。可憐十萬之眾，皆被土掩而死。仁貴歎曰：“吾雖有功，於己必損壽矣。生靈塗炭，吾之過也。”九姓將帶軍馬盡數坑之，隻走脫了葉護兄弟。後人有詩雲：
仁貴行兵征九姓，天山果在須臾定。
雖然為國有功勳，屈死夷人十萬命。
仁貴親帶數百輕騎，往間道抄出磧北，擊其餘眾。正遇葉護兄弟三人，逃奔突厥，俱被仁貴執之，押赴唐營。仁泰悉令斬之，九姓遂定。仁泰下令班師，軍中歌曰：“將軍三箭定天山，壯士長歌入漢關。”大兵還入長安，仁泰二人進朝，拜見闕下而言曰：“臣不能速平九姓，使陛下旦夕懷憂，臣等之罪也。”
帝大喜，設太平筵宴，重賞三軍。卻說帝自定九姓之後，四海清平，前後八年，在後殿無事。當夜閑行，仰觀天文，忽然失驚曰：“將星失位，主亡一將，此是凶兆。”次早急出前殿，謂近臣曰：“朕仰觀星象，見將星失位，聽聞李世勣沾病在床，不知如何？”言未絕，忽報世勣府下一子來見陛下。帝愕然曰：“茂功休矣！果然應在此人身上。”其子入拜於地，哭曰：“臣父昨夜已命絕矣！”眾者大驚，帝歎曰：“世勣安國大才，先朝老臣，今亡，使國家失一棟梁，朕失一股肱矣！”於是下詔，諡李世勣為將軍貞武侯，敕葬長安城內，立廟四時享祭。勣死年八十，總章二年秋八月下旬也。其追諡詔曰：
世勣昔從帝，功跡既著，朕以壯年，累瀕艱險，賴持忠順，濟於危難。夫諡所以敘元勳也，謹按諡法，有謀善斷日貞，戰勝攻取日武，故特賜大將軍貞武侯，主者施行。
史官作世勣廟讚雲：
開國功勳大，興邦名譽彰。
降唐賜姓李，啟魏獻黎陽。
義膽包身體，忠心並目光。
流芳青史冊，應是與天長。
又詩讚雲：
百萬貔貅對陣衝，西除東蕩掃群凶。
唐朝若戰全身者，惟有曹州徐茂功。
世勣為將，有謀善斷，與人議事，從善如流。戰勝則歸功於下，所得金帛悉散之將士，故人思致死。
所向克捷，臨事選將必察相，其狀貌豐厚者遣之。或問其故，勣曰：“薄命之人，不足與成功名。”閨門雍睦而嚴，其姊嚐病，勣已為仆射，親為之煮粥。風回斷其須鬢，姊曰：“仆妾多矣，何自苦如此？”勣曰：“非為無人使令也，顧姊已老，勣年亦老，雖欲久為姊煮粥，其可得乎？”至是寢疾，子弟為之迎醫，皆不聽，曰：“吾本山東田夫，遭值聖明，致位三公，年已八十，豈非命邪。修短有期，豈能複就醫士求活？”一旦，忽謂弟名弼者曰：“我見房、杜平生勤苦，僅能立門戶，遭不肖子孫，蕩覆無餘。吾有此子孫，謹能視之，其有誌氣不倫，交遊非類者，皆先撾殺，然後以聞。”自是不複更言。