此時的頡利剛剛會見完唐朝的來使，他還得意地以為自己的緩兵之計終於實現了。然而萬萬沒有料到，李靖早已命蘇定方率二百騎為先鋒，乘霧而行，已離自己的平帳隻有六七餘裏了。
李靖大軍一到，所向披靡，勢不可擋。突厥全軍潰敗，頡利騎馬而逃。後來，唐儉也脫身回到唐營了，而李靖則是斬首萬餘，俘男女十餘萬，殺隋義成公主，擒其子疊羅施。頡利率萬餘人剛想衝出磧口，結果，被等在此處的李勣所截住，各路酋長皆率眾來降，李勣共虜5萬多人。
當捷報傳來之時，唐太宗欣喜若狂地讚揚李靖說：“以騎三千，蹀血虜庭，遂取定襄，古未有輩，足澡吾渭水之恥矣。”不久又傳來了頡利可汗被捉獲的消息，從此，唐軍終於取得了對突厥決定性的勝利。
當頡利被押送京師，漠南之地遂平的消息傳回長安之後，唐朝舉國上下一片歡騰。
當日傍晚，唐太宗在順天樓接見李靖、李勣等各路將領。待賞賜受常完畢之後，太宗讓人把頡利可汗帶了上來。
頡利可汗跪在地上不敢抬頭，唐太宗說道：“頡利可汗你可知罪？”頡利默不做聲。
“好，那我就幫你列一列你的罪狀。”太宗繼續說道：“虐待百姓是你的第一條大罪；與唐朝屢次立盟而又負約，言而無信，是你的第二條大罪；恃強好戰，屠殺生靈，是你的第三條大罪；多次入侵大唐境內，肆意燒殺搶掠，是你的第四條大罪；朕一再給你機會，好言招降，你拒不接受，這是你的第五條大罪……”這時的頡利早已嚇得麵無人色，汗如雨下。
唐太宗又說道：“不過，自便橋立盟以來，你沒有大舉入侵，還算知趣，朕今天就赦你不死，但從今以後，你要改邪歸正。”頡利可汗萬萬沒有想到太宗會如此寬宏大量，喜出望外之餘，急忙磕頭謝恩。
唐太宗飲完杯中酒，舉頭望明月，不無感歎地說道：“當年漢高祖被匈奴困在白登，沒能報仇雪恥。如今，我大唐能滅掉突厥，活捉頡利，真是大快人心啊！”
在宴會上，唐太宗喜形於色，對近臣說：“朕聞‘主憂臣辱，主辱臣死’。以前國家草創之際，太上皇沒有國力抵禦強敵，以百姓之故，稱臣於突厥，朕未嚐不痛心疾首。”然後又伴著琵琶聲翩翩起舞。
在這前後不到半年的時間內，唐軍平定了突厥。唐太宗下旨將西起陰山、北至大漠的廣闊地帶納入大唐版圖，從此統一了唐王朝北部邊境，為當地經濟的發展創造了一個良好的環境。
貞觀五年（公元631年），唐太宗為了紀念這次平定突厥之功，在兩儀殿大宴文武眾臣，並賦詩一首雲：
絕域降附天下平，
八表無事悅聖情。
雲披霧斂天地明，
登封日觀禪雲亭，
太常兵禮方告成。
“忍”並不代表著屈服，忍的目的是為了儲存實力，後發製人。智者的過人之處就在於忍一時而奪一世。唐太宗就是這樣人，因此他也成為最善於用“忍”製勝的一代帝王。如果要不是這多年來的隱忍，太宗怎能去掉突厥這一後患，雪洗長期以來臣服於突厥的恥辱。
唐太宗李世民協助父親唐高祖起兵之初，曾不惜向東突厥稱臣納貢，換得東突厥的有力支持。但是當他站穩腳跟之後，就對東突厥采取了強硬政策，終於使這一強大對手臣服。