漢軍敗於隴坻，全軍東退，光武帝意識到隗囂不會在短時間內被平定，同時又擔心隗囂軍會乘勝追擊，為了保守關中，命耿弇軍守漆（今陝西邰縣），馮異軍守栒邑，祭遵軍守（今陝西隴縣南），吳漢率各軍集中長安。當光武帝已作以上部署時，隗囂果然乘勝分別派王元、行巡二員大將，率兵二萬多人下隴，王元攻，行巡沿涇水東下攻栒邑，想從西北兩個方向，進攻長安。行巡軍快到栒邑時，馮異軍潛往先行占據栒邑。祭遵也在擊敗王元。因此，關中的威脅被解除，而北地郡（今甘肅環縣東南）的地方豪強，也紛紛叛囂降漢，馮異遂乘勝進軍義渠（今甘肅寧縣西北），擊破盧芳將軍賈覽，及匈奴奧鞬日逐王，北地上郡（今陝西綏德縣東南50裏）、安定（今甘肅固原縣）三郡遂都降漢，隗囂仍退守隴山各個要隘。竇融此時也因而上書光武帝表示效忠，並寫信勸隗囂降漢，隗囂不聽，竇融就率各郡太守帶兵入金城（今甘肅皋蘭縣西北黃河北岸），攻擊隗囂的聯軍先零羌、封何等，並把他們打得大敗。竇融為了表示歸漢的決心，殺死隗囂的使臣張立，並解下隗囂授予他的將軍印綬，以示與隗囂絕交。光武帝獲得竇融堅決歸漢的誠心與協助，形勢大為有利，派馬援從洛陽到長安，和他商議。遂一麵派馬援突騎5000，往來遊說隗囂大將高峻，任禹的下屬及羌豪，陳明禍福，離間他們之間的關係；一麵命馬援給隗囂的大將楊廣寫信，讓楊廣勸隗囂歸漢，進行攻心戰。但光武帝的攻心戰術，並沒有收到成效，楊廣對馬援的信置之不理。旋即隗囂又給光武帝寫了一封言詞非常苛刻的信，光武帝不氣餒，又讓來歙（前麵來歙被隗囂囚禁，後設法逃歸）到給隗囂寫信，保證能給隗囂高官厚祿，並把囂子入作人質，隗囂仍不答應。至此，光武帝就暫時采取北連匈奴及盧芳的策略，伺機再對隗囂發動攻擊。隗囂這時亦派使臣到蜀，向公孫述稱臣，與蜀連兵，共同抗拒光武帝。
東漢建武七年（31年）三月，公孫述拜隗囂為逆寧王，派兵往來聲援隗囂。同年秋，隗囂自己率領主力步騎三萬進攻安定，而別遣將攻打。當隗囂的主力軍沿涇水攻到陰槃（今陝西長武縣西北）時，馮異率各軍在此堵截，但北地、安定二郡已被隗囂攻取。隗囂派攻的軍隊也被祭遵阻截。於是光武帝劉秀也準備親自率兵攻隗囂，奪回北地安定二郡，解除對關中的威脅。劉秀先與竇融約好出兵的日期，準備對隗囂實行東西夾擊。但剛好遇雨道路隔斷，隗囂的軍隊也自動撤走，這個計劃沒有實施。光武帝就又會來歙給王遵（隗囂退軍時，留王遵守涇川地區），王遵投降，遂被拜為太中大夫。而這時隗囂仍占據隴山各要隘。
東漢建武八年（32年）正月，來歙以深知隗囂的虛實為理由，竟然帶兵二千多人冒險襲擊，從番須回中（均今陝西隴縣西北）伐山開道，襲攻天水北方要城略陽（今甘肅秦安縣東北九十裏）。來歙的這次直搗敵人心髒的舉動，獲得成功，遂斬隗囂的守將金梁，攻下略陽。吳漢等聞訊後，都踴躍奔赴，而光武帝劉秀則認為“隗囂失掉了他的要城，必然派精銳軍隊來進攻，如果圍城日久而攻不下，那麼士兵一定會疲憊不堪，到這時再發兵不遲。”遂將吳漢等追還。光武帝的這個舉動是非常謹慎的。當來歙襲破略陽時，隗囂大驚說：“真是神兵天降！”並立即派大將王元守隴坻，行巡守番須口，王孟阻塞雞頭道（雞頭山，今甘肅平涼縣西），牛邯守瓦亭（今甘肅固原縣南），以加強隴山各要隘的守備。而隗囂則親率大軍數萬人圍攻略陽城，公孫述亦派大將李育、田弇等率兵援助隗囂。隗囂攻略陽不下，就辟山築提，堵水淹略陽，來歙與將士固死堅守，武器用盡就折斷木當作武器，因此，隗囂用精兵攻城，數月都沒能攻下。到同年閏四月，光武帝料到隗囂的士兵已經疲頓，就自己帶兵進擊，先讓馬援聚米為山穀（此為河盤兵棋的先河），說明隴山山川形勢、要隘及各軍進出的道路。第二天，光武遂令各軍進擊，先進到高平第一城（今甘肅固原縣）。竇融也率五郡太守及羌人小月氏等兵眾，步騎數萬，輜重數千輛來會師。諸軍合勢，分數道上隴山，又派王遵招牛邯投降。牛邯已降，隗囂隴山之中央要隘洞開，漢軍乘勢疾馳略陽，於是隗囂大將十三人，屬縣十六，兵十餘萬皆降漢。隗囂隻率領他的妻子奔西城（今甘肅天水縣西南）的楊廣，王元則入蜀求救，李育、田弇退守上邦（今天水縣西南）。略陽之圍已解，光武帝進到上邽，又向隗囂寫招降書，而隗囂始終不降，劉秀就殺了隗囂的兒子恂，並派吳漢、岑彭圍西城，耿弇、蓋延圍上邽，以收拾隗囂的殘局。竇融則回河西。
光武帝對隴的戰爭節節勝利，卻沒料到潁川群賊突起，屬縣皆陷，河東守軍亦叛，於是洛陽震動。光武帝因擔心京城被動搖，遂於同年八月，急急忙忙從上邽日夜兼程，向東奔馳，途中給岑彭留信一封，指示他們：“如果攻下這兩城，便可率兵向南進攻蜀。”九月光武帝回到洛陽，兩地的叛亂很快被平定。十一月，隗囂的大將楊廣死，西城危困，但他守戍丘（在西城西北）的大將王捷，為了表示他的軍隊必決死堅守的決心，自殺以示漢軍。他登城向漢軍呼喊到：“為隗王守城的，都必死無二心，願諸軍亟罷，自殺以明之。”遂在城上自刎。因此，隗囂的外境雖然危困至極，但漢軍卻攻數月都沒能攻下。岑彭又堵穀水淹西城，城被淹沒的達丈餘，城仍不能攻下。漢軍此時圍城數月，也已疲頓，而王元、行巡、周宗所請的蜀救兵五千多人又突然降臨，居高臨下突擊漢軍，並喊到：“百萬之眾到了。”漢軍因此大驚，還沒有列成陣勢，就已被王元打敗。再加上道路運輸艱難，漢軍食糧已盡，不能持久，他們燒掉輜重，撤兵下隴東退；耿弇、蓋延也解了上邽之圍，相隨退去。漢軍正撤退時，隗囂等又出城追擊，幸虧岑彭為後衛力戰追兵，漢之各軍才得以全師東歸。漢軍的這次戰役，功虧一簣，實在大出光武帝的意料之外。