就在得到林山、张洪都大胜的消息的同时，李靖、侯君集、李道宗的三路大军也动进攻，在林山和张洪都的配合下，一举将剩余两个部族围困住。经过十几日的收缩紧逼，经过一场大战，彻底击溃这两个部族的联军，最终只有慕容顺光带领的一千余人突出重围，逃往青海湖一带的大本营。
大战过后已经进入二月，地上积雪已经开始融化，快反应部队的作用已经不如冬季明显，所以并入步军行列。由于要对吐谷浑的主力，慕容伏允的那七万大军动进攻，三路大军暂时放弃对慕容顺光的围剿，转而向西封堵住慕容伏允的退路。
二月底，对吐谷浑的合围完成。二月二十五日，牛心堆附近两军生交战。双方近二十万兵力战，双方从日出一直战斗到日落，战场之上鲜血伴着融化的积雪，把几十里方圆的土地都染成了红色。在一场大战过后，歼敌两万余人。吐谷浑借助骑兵优势，突出重围，一路向西南逃窜。
大唐军一路层层设防，使得吐谷浑的大军始终无法摆脱唐军主力的跟踪追击。
四日后，薛仁贵于乌海设伏，手下三千人马整整拦截吐谷浑四万多大军一日。其间，薛仁贵更是数度冲进敌军阵营，连挑敌军十余名战将，令敌军军心大乱。等到黄昏时分，唐军主力赶到之时，薛仁贵手下士卒已不足一千，却令敌方没有前进一步。
见到大军赶到，薛仁贵怕敌军拼死一搏，主动让出道路，放吐谷浑大军通过。吐谷浑大军见到道路让开，后面唐军主力又尾随其后，疲于奔命之际纷纷抢行，造成队形大乱。唐军主力见状迅跟上掩杀过来。吐谷浑在留下一万多具尸体后仓皇逃脱。
又五日，唐军副总管薛万均、薛万彻率领一万五千骑兵，连续两日日夜不眠赶到赤水源，在吐谷浑大军来到之前设下埋伏。等到吐谷浑大军来到近前，伏兵四起冲向敌军。连日来的作战，吐谷浑大军早已疲惫不堪。此刻看到唐军在此设伏，两军刚一接触便立刻溃不成军，四散而逃。
慕容伏允率亲卫及众子逃到西海，被李靖大军追上，慕容伏允及众子被俘。
李恪并未想在此战中获得战功，再加上冰雪也已经开始融化，所以并没有着急赶路。谁知在到达青海湖北约一百二十里的宁集时，突然现前方出现一支吐谷浑部队，连忙展开战斗队形。
谁知这支吐谷浑部队早已经丧失了斗志，还没有正式战斗便举起了白旗。李恪在莫名其妙中便获得了一场胜利。经过询问，当得知这些人中居然是吐谷浑的太子以及皇后的时候，李恪甚至有些哭笑不得。没想去抢什么战功，到最后居然得到了头功（国王出征总不能带着玉玺吧。所以此刻玉玺在太子手中）。老天爷也未免太会拿自己开玩笑了吧。