當李廣陷入絕境之時，霍去病的主力騎兵，已經疾衝入休屠王與渾邪王的軍隊大營。
匈奴人萬萬沒想到，漢人的精銳騎兵，竟然會突然從他們的身後冒出來。
休屠王和渾邪王，原本已被漢兵打怕了，提心吊膽地盯著前方，打譜望見漢軍騎兵的煙塵就落地飛走。豈料漢軍竟神出鬼沒，突然現於身後，匈奴戰士的心理，當時就崩潰了。
主戰場上，匈奴騎兵號稱七萬，但最多也不過四五萬，此時大戰一起，遠處的匈奴騎兵立即衝入自家營帳，抱著老婆孩子狂逃，牲畜也不要了，先保住家人性命再說。
漢軍遭遇到的唯一抵抗，是休屠王與渾邪王兩人的精銳衛隊。這些衛隊是匈奴人中最強壯的，交手之下，殺死殺傷霍去病部下三千人，殺出一條血路，保護著兩王亡命逃走了。
——從這裏，可以比較一下李廣與霍去病的不同戰鬥值。李廣統四千人，被四萬大軍圍困，打了一整天，折損兩千人。而霍去病這裏有四萬人，被兩支亡命小隊就砍死三千人。可知霍去病雖然少年英雄，但戰鬥值相比於李廣，明顯弱多了。純係靠絕對優勢的兵力，才創造出天才名將的神話。
戰場上，漢軍士兵們有條不紊地展開了大屠殺，斬首三萬二百級，可憐的匈奴部落酋長遫濮王，也在混戰中被砍了頭。
餘者皆降。
霍去病清點俘虜，計俘虜匈奴之單桓王、酋塗王、稽且王、呼於耆王四王，俘虜的單於閼氏（yān zhī）、王子計59人。
匈奴兵民，降者計2500人。
少年霍去病，仰天長嘯。這一年，他19歲。
此戰結束，等於是徹底切斷了匈奴人北退之路，奪得河西走廊，將匈奴人的生存空間，擠壓到了瀕臨絕滅的境地。時過幾百年，匈奴人仍未從這次打擊中恢複過來，從此有一支悲傷的歌子，在匈奴人中世代傳唱：