第二日，李世民只带着房玄龄、高士廉、祁阳等七人来到渭水河畔，并吩咐军队随后再到。几人隔着渭水，李世民向颉利呵斥，"尔等突厥背信弃盟，趁朕刚刚登基劫掠大唐百姓，侵犯我州府，罪该万死。朕断不容情！来啊，整军备战，大唐绝不求和，宁可全军战死也不放突厥一兵一马进城！"说话间李世民身后唐军行军列阵，队列整齐，旌旗招展，士卒听罢齐声大吼:"杀！杀！杀！"
突厥一方听得对面喊杀声震天，皆惊疑不定，心有惧意，颉利心中大骇："唐廷扣押执失思力，又阵容雄厚，此时若贸然进攻，必败无疑。"
颉利正自犹豫之际，突然侧翼传来喊杀声，有斥候来报："可汗不好了！唐军已经集合，大军正向我方杀来！"
听到唐军来袭，颉利大急道："快快挡住，回撤！"
平阳公主带兵一涌而上，人人手中拿着火把向突厥兵扔去，突厥骑兵大惊，仓皇而逃，那日也是这些火把燃烧的烟气熏得人双目不能视物，当然他们不知道这次只是普通火把，仍然玩命奔逃，有突厥将领反应过来这是普通的火把想喝住也被人挤人不知挤到何处去了。
李世民这边目瞪口呆，在他看来，就是平阳公主带着人，举起火把丢进突厥大军，然后突厥军就全乱了，他没想到突厥丝毫没有抵抗，竟然跑得比兔子还快，甚至发生了踩踏！李世民不由得暗赞一句"厉害"。他大喜过望，举起步槊大喊："杀光这些突厥人！"随即一马当先冲过去。
唐军纷纷越过渭水，朝突厥兵杀去，李世民大军冲击之势迅猛无比，跟平阳公主的队伍一起衔尾而杀。
这时颉利反应过来，整军集合，终于止住败势，突厥开始反击，人数上来说还是突厥军多马强，正面打唐军未必打得过。
平阳公主见状，一挥手，百余骑四散开来点起火把，掩住口鼻后齐齐丢进突厥大军。
颉利大吼，"不许退！那只是普通火把！畏战不前者，斩！
可惜他这次猜错了，这是真的会让人双目失明的火把。突厥兵齐声惭嚎，有摔下马被马踏死的，有剧痛之下挥舞兵器误伤同族的，有被唐军乱箭射死的，总之一片混乱。
李世民这边却是乘胜追击，大喝着向前，一时间喊杀声、惨叫哀鸣声交织在一起，血腥味在战场上弥漫。直到平阳公主算算时间，药效快过了，才鸣金收兵，让唐军喊话:放下武器，跪地抱头，降者不杀。
事后打扫战场，渭水一役，歼灭突厥主力五万，俘虏两万，可惜没抓到突厥可汗。剩余的几万人马护着那两位可汗逃之夭夭，唐军大获全胜！
李世民策马而来，对着平阳公主哈哈大笑："阿姊威武！巾帼英雄！"
平阳公主向李世民行个军礼："陛下运筹帷幄，大破敌寇，扬我大唐国威，臣为陛下喝！吾皇万岁！大唐万胜！"
祁阳也跟在李世民身后，听闻此话灵机一动，他也大喊，"吾皇万岁！"
这下所有将士都反应过来，山呼万岁，声音直传长安城内。
李世民心里乐坏了，这次大败突厥，实是让他出了口恶气，武德年来突厥连连寇关，他一登基更是主力齐出直逼国都，若是对突厥以礼求和才是奇耻大辱！没想到在最紧要的关头平阳公主率军大破突厥，化险为夷！他大手一挥，"好了！今日之战，全赖我大唐将士浴血奋战，立下奇功，今日犒赏三军！"
此刻长安城内的百姓隐约听到欢喝之声也纷纷走出家门翘首以盼，突厥打到渭水，有胆子小的已经收拾细软跑路了，还有居心叵测的开始谣传陛下得位不正，以至大唐要被灭国，这些人已经被百骑司盯上，只待李世民抽出空来便挨个收拾他们。
两日后，突厥遣使求和，表示愿意成为唐国附属，向大唐称臣，并献上马一万匹，羊三万头。
此番求和之礼，大唐内部稍有争议，以祁阳、平阳公主为首的武将都觉得礼太轻了，而文官更多考虑的是穷寇莫追，若惹得突厥拼死一搏那么大唐将会由主动变为被动。
最后李世民觉得对突厥还是不能心慈手软，要突厥献马三万，羊五万，并归还俘虏的中原人。末了还对突厥使臣道:"朕无谓尔等蛮夷答应与否。"威胁之意甚浓，意思是你们可以不答应，最好不答应，大唐更出师有名。
突厥使臣心中虽然恨得牙痒痒，但他也不敢违逆大唐的意思，消息传回，颉利当场气吐了血，无奈形势比人强，他带人重回渭水，这次远远的就开始派斥候打探，生怕再中了唐军的埋伏。双方在渭水重定盟约，斩白马为誓，颉利承诺回到突厥便派人将礼全数送到，但所有人都知道，大唐与突厥必有一战，直到一方灭国。
太极宫的李渊也知道了渭水之盟，不禁开始怀疑他当年是不是错了，若当年立李世民为太子，如今不仅不会亲兄弟骨肉相残，连国力更胜从前，不过这不是他该考虑的事了。
武德九年末，李世民下旨来年改元贞观，对平阳公主的领兵能力他大为赞赏，祁阳研制的药粉在渭水一战收获颇丰，他让工部、兵部派人去学，日后打仗也备一些。战后论功行赏，惊讶发现平阳公主手下的兵大多勇武异常，斩首颇多，战损无几。后来得知是平阳公主用新法练兵，他打算抽个日子看看效果。