此時的慕容伏允見到此狀，也只得哀嘆“謀事在人，成事在天”，天不助他，乃使得隋軍援兵趕到，現在已再無勝利的可能。
慕容伏允乃放棄圍殲隋軍，選擇撤兵。
而此時梁默受傷，其部折損嚴重，段文操也無力追擊，只得任由對方撤離。
二人準備返回，正好又遇到了向西追擊的劉權所部。
劉權與梁默的情況一樣，同樣是被楊廣所遣追擊慕容伏允的。不過劉權在海西地區搜尋了吐谷渾人半個月，也沒有發現慕容伏允的蹤跡，也準備向西追擊。
這時梁默剛遭遇大敗，因此勸劉權以他的教訓為前車之鑒，最好撤兵。
劉權卻認為慕容伏允的境遇要比他們的更糟糕，既然已經到了這種地步，哪怕付出再大的傷亡，也要追下去。對于梁默的反對，劉權說道：“吐谷渾人不定居，沒有城郭，隨水草遷移流動，如果不趁他們聚居在一起時襲擊他們，等到他們四處游蕩，怎么能搗毀他們的巢穴呢？現在慕容伏允一路往西北逃，無論是讓其逃到西域，還是留在海西，將來都是大隋的一大禍患。”
于是劉權親自挑選驍勇騎兵一千多人為先鋒，直逼慕容伏允離開的方向。而段文操和梁默二人也盤算，此時境況如此，他們早就過了撤兵的好時機，無論是向東還是向西，都要橫穿大山，面對嚴酷的環境，還不如跟著劉權繼續向西追擊吐谷渾人，最后折道從伊吾回國。
因此二人便縋在劉權身后，也繼續進軍。
這般天氣，滴水成冰，沿途凍斃者不計其數。沿途缺水，將士們甚至只得抽飲馬血。在這個碩大的海西荒原，眾人行千余里，士糜冰，馬秣雪，終于在南龍勒山口（今甘肅省、青海省邊境當金山口）追上了慕容伏允。
南龍勒山層巒疊嶂，山勢陡峻，植被稀疏，縱橫溝谷，切割劇烈，南坡相對平緩，地表風化嚴重，巖體破碎。屬于人跡罕至，飛鳥不駐之地。
慕容伏允無論如何沒想到隋軍如此窮追不舍，因此到了此地，因為天氣原因，也放松了警惕。
而劉權的前鋒部隊沿途掉隊過半，拼著一口氣向西追擊。等到發現了吐谷渾人的營帳，甚至來不及等待身后的梁默主力支援，便向吐谷渾人殺去。
這一戰慕容伏允再也沒有延續自己的神奇，逃命大法失去了效果。隋軍攻破慕容伏允的牙帳，殺掉幾千名吐谷渾兵，獲得牲畜十多萬，自伏允以下，其妻子兒女皆被隋軍俘獲。
至此這場大戰終于落幕。而隋軍梁默、劉權、段文操三部共計三萬多人出擊，輾轉月余，一路凍死、凍傷無數，等到眾人從龍勒山返回敦煌修整之后，三軍合計不過一萬兩千余人，只剩下三分之一多。
同月，慕容伏允手下大將大寶王尼洛周率領數萬部眾向隋軍投降，至此整個吐谷渾再無任何抵抗勢力。
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