第二日，李世民隻帶著房玄齡、高士廉、祁陽等七人來到渭水河畔，並吩咐軍隊隨後再到。幾人隔著渭水，李世民向頡利呵斥，"爾等突厥背信棄盟，趁朕剛剛登基劫掠大唐百姓，侵犯我州府，罪該萬死。朕斷不容情！來啊，整軍備戰，大唐絕不求和，寧可全軍戰死也不放突厥一兵一馬進城！"說話間李世民身後唐軍行軍列陣，隊列整齊，旌旗招展，士卒聽罷齊聲大吼:"殺！殺！殺！"
  突厥一方聽得對面喊殺聲震天，皆驚疑不定，心有懼意，頡利心中大駭："唐廷扣押執失思力，又陣容雄厚，此時若貿然進攻，必敗無疑。"
  頡利正自猶豫之際，突然側翼傳來喊殺聲，有斥候來報："可汗不好了！唐軍已經集合，大軍正向我方殺來！"
  聽到唐軍來襲，頡利大急道："快快擋住，回撤！"
  平陽公主帶兵一湧而上，人人手中拿著火把向突厥兵扔去，突厥騎兵大驚，倉皇而逃，那日也是這些火把燃燒的煙氣熏得人雙目不能視物，當然他們不知道這次只是普通火把，仍然玩命奔逃，有突厥將領反應過來這是普通的火把想喝住也被人擠人不知擠到何處去了。
  李世民這邊目瞪口呆，在他看來，就是平陽公主帶著人，舉起火把丟進突厥大軍，然後突厥軍就全亂了，他沒想到突厥絲毫沒有抵抗，竟然跑得比兔子還快，甚至發生了踩踏！李世民不由得暗讚一句"厲害"。他大喜過望，舉起步槊大喊："殺光這些突厥人！"隨即一馬當先衝過去。
  唐軍紛紛越過渭水，朝突厥兵殺去，李世民大軍衝擊之勢迅猛無比，跟平陽公主的隊伍一起銜尾而殺。
  這時頡利反應過來，整軍集合，終於止住敗勢，突厥開始反擊，人數上來說還是突厥軍多馬強，正面打唐軍未必打得過。
  平陽公主見狀，一揮手，百余騎四散開來點起火把，掩住口鼻後齊齊丟進突厥大軍。
  頡利大吼，"不許退！那只是普通火把！畏戰不前者，斬！
  可惜他這次猜錯了，這是真的會讓人雙目失明的火把。突厥兵齊聲慚嚎，有摔下馬被馬踏死的，有劇痛之下揮舞兵器誤傷同族的，有被唐軍亂箭射死的，總之一片混亂。
  李世民這邊卻是乘勝追擊，大喝著向前，一時間喊殺聲、慘叫哀鳴聲交織在一起，血腥味在戰場上彌漫。直到平陽公主算算時間，藥效快過了，才鳴金收兵，讓唐軍喊話:放下武器，跪地抱頭，降者不殺。
  事後打掃戰場，渭水一役，殲滅突厥主力五萬，俘虜兩萬，可惜沒抓到突厥可汗。剩余的幾萬人馬護著那兩位可汗逃之夭夭，唐軍大獲全勝！
  李世民策馬而來，對著平陽公主哈哈大笑："阿姊威武！巾幗英雄！"
  平陽公主向李世民行個軍禮："陛下運籌帷幄，大破敵寇，揚我大唐國威，臣為陛下喝！吾皇萬歲！大唐萬勝！"
  祁陽也跟在李世民身後，聽聞此話靈機一動，他也大喊，"吾皇萬歲！"
  這下所有將士都反應過來，山呼萬歲，聲音直傳長安城內。
  李世民心裡樂壞了，這次大敗突厥，實是讓他出了口惡氣，武德年來突厥連連寇關，他一登基更是主力齊出直逼國都，若是對突厥以禮求和才是奇恥大辱！沒想到在最緊要的關頭平陽公主率軍大破突厥，化險為夷！他大手一揮，"好了！今日之戰，全賴我大唐將士浴血奮戰，立下奇功，今日犒賞三軍！"
  此刻長安城內的百姓隱約聽到歡喝之聲也紛紛走出家門翹首以盼，突厥打到渭水，有膽子小的已經收拾細軟跑路了，還有居心叵測的開始謠傳陛下得位不正，以至大唐要被滅國，這些人已經被百騎司盯上，隻待李世民抽出空來便挨個收拾他們。
  兩日後，突厥遣使求和，表示願意成為唐國附屬，向大唐稱臣，並獻上馬一萬匹，羊三萬頭。
  此番求和之禮，大唐內部稍有爭議，以祁陽、平陽公主為首的武將都覺得禮太輕了，而文官更多考慮的是窮寇莫追，若惹得突厥拚死一搏那麽大唐將會由主動變為被動。
  最後李世民覺得對突厥還是不能心慈手軟，要突厥獻馬三萬，羊五萬，並歸還俘虜的中原人。末了還對突厥使臣道:"朕無謂爾等蠻夷答應與否。"威脅之意甚濃，意思是你們可以不答應，最好不答應，大唐更出師有名。
  突厥使臣心中雖然恨得牙癢癢，但他也不敢違逆大唐的意思，消息傳回，頡利當場氣吐了血，無奈形勢比人強，他帶人重回渭水，這次遠遠的就開始派斥候打探，生怕再中了唐軍的埋伏。雙方在渭水重定盟約，斬白馬為誓，頡利承諾回到突厥便派人將禮全數送到，但所有人都知道，大唐與突厥必有一戰，直到一方滅國。
  太極宮的李淵也知道了渭水之盟，不禁開始懷疑他當年是不是錯了，若當年立李世民為太子，如今不僅不會親兄弟骨肉相殘，連國力更勝從前，不過這不是他該考慮的事了。
  武德九年末，李世民下旨來年改元貞觀，對平陽公主的領兵能力他大為讚賞，祁陽研製的藥粉在渭水一戰收獲頗豐，他讓工部、兵部派人去學，日後打仗也備一些。戰後論功行賞，驚訝發現平陽公主手下的兵大多勇武異常，斬首頗多，戰損無幾。後來得知是平陽公主用新法練兵，他打算抽個日子看看效果。