单雄信、李公逸、孟让等人率领着后军数万人原本还想从两翼包抄，合围王世充的隋军，只等天亮便三面夹击，全歼隋军。结果天还没亮，中路大军已经全线溃退，无奈之下也只能各自率军撤退。
而王世充则趁机率军穷追不舍，直抵虎牢关下。虎牢关内的守军被自家的溃军冲散了防线，城门口处更是混乱一片，被隋军趁势夺了城门，一路赶出关外。
这一战下来，王世充以自损四千六百余人的代价击溃李密二十万大军，夺下了洛阳门户虎牢关，斩杀瓦岗军两万一千余人，俘虏三万四千余，给了李密一个迎头痛击，使得瓦岗军士气倍受打击，使得李密先灭王世充再与杨杲决战的策略彻底破产。