第二日一早，斛律晟率部返回城中，见黄玠得胜，也是高兴。他在得胜之后，没有急着返回达兰堆，而是选择尾随同罗朵儿半夜，本想缒住其军，终因兵力相差悬殊，不得不返回。
眼看隋军大获全胜，斛律晟便劝黄玠追击同罗朵儿。
同罗朵儿残部仍有数千人，若是在漠南逡巡日久，将会对漠南的隋军补给线造成重大威胁。
黄玠也认为如此，乃命辛世雄和元礼率步兵守备达兰堆城，自引麦铁杖、钱士雄和斛律晟合兵一处，追击同罗朵儿而去。
昨夜，同罗朵儿废了好大功夫，才赶走斛律晟，忙向南救援同罗休哥，等到天明，才在眉间城东三十余里处遇到了身受重伤，奄奄一息的同罗休哥。同罗朵儿早就料到或许同罗休哥会大败，但看其现状，其部几乎全军覆没，同罗休哥也是生死难料，还是两眼通红，难掩悲戚。
容不得同罗朵儿过多的伤心，同罗东丹便劝同罗朵儿立刻撤退，否则等到隋军追兵赶到，他们恐难逃脱。
同罗朵儿急忙率部东撤，准备先返回赛音山。本以为能仗着马快，快速逃脱，没想到这两日天降大雨，败退的同罗军在泥泞中艰难跋涉，士气低落，无复行伍，将领也无法控制。
隋军连夜赶路，终于在握衍水附近追上了同罗朵儿。
双方实力相差无几，同罗朵儿知道若是不能击退隋军，被其尾随东去，全军必败。同罗朵儿乃亲率大军渡过握衍水，在河东岸摆下大阵，意图正面迎敌，又令同罗东丹率一千五百骑于迂回到握衍水西岸埋伏，意图伏击隋军。
隋军一路东进，沿途数次遇敌激战，斩获不少。等到隋军主力到达握衍水之后，竟然发现了同罗东丹伏兵。
黄玠遂下令主力猛攻同罗东丹所部，意图将其全歼于河西岸。
同罗朵儿见情况有变立即下令曳落河大将阿结思渡河出战救援，阿结思杀入重围，救出了同罗东丹，并迅速退到河边，把军队分为三阵，背水抵抗。
斛律晟和薛万述、辛文礼三人分别率数百骑兵，各掩杀一部，双方在握衍水西岸来回相持。黄玠也亲率骑兵主力加入战场，全力冲击。
阿结思悍勇无比，顽强抵抗，战斗拉锯了好几个回合后，终是寡不敌众，阿结思和同罗东丹抵敌不住，乃且战且退，率领残部撤到河东岸和同罗朵儿部会合。
而隋军斛律晟和薛万述、辛文礼三人皆是一马当先，迅速杀过河去。
同罗朵儿亲自带兵接应阿结思，于阵前和隋军展开了血战。双方在河东岸再次混战，斛律晟摧锋先入，其余诸部乘势掩杀。同罗部骑兵也是不甘示弱，拼死抵抗，双方皆是血流成河，横尸遍野。
等到下午，黄玠见同罗朵儿所部难以撼动，乃下令撤退。
同罗朵儿也不追赶，其部损失惨重，折损过半，已经无力再战，因此只得下令继续向东撤退，以图后事。
河东岸的黄玠眼看同罗朵儿所部远遁，也是无可奈何。他奉命戍卫达兰堆，若是兵力折损严重，接下来就不好再守御城池。
不过斛律晟心中却是不甘。