人心，不明地利的缺点，派出大量小股部队发动sao扰，然后再编组别动队，分兵威胁突厥退路。此外，沈落雁更利用突厥大军中颉利和突利两汗相互不和的缺点，大肆挑拨离间。同时陈胜更深入突厥大军，亲自向突利晓以利害。权衡利弊得失之后，突利终于决定反水。
太原城下一场大战，瓦岗军和突利合力，将颉利的十万金狼军杀了至少四万以上。颉利聚集残兵仓惶北逃，瓦岗军则衔尾穷追。去到大同的时候，刘武周梁师都郭子和等三名被颉利册封为可汗的军阀带兵前来增援。颉利于是在大同站稳了脚步，再回头向瓦岗军发动反扑。
瓦岗军加上窦建德以及突利的黑狼军，双方结集了超过三十万兵马决死一战。最终在沈落雁的指挥之下，瓦岗军大败突厥军。梁师都郭子和两人分别死于秦琼与程咬金手下。颉利和刘武周一起，带着不足三万残兵败将拼死突围，终于回返草原。但窦建德也在混战中身死，由其部将刘黑闼继任其位。突利则带着他的黑狼军回去草原，和颉利争夺突厥大可汗的宝座去了。
此战瓦岗军虽然胜利，但损伤也十分严重。出发时的十万大军，也折损了约莫两万四、五千人左右。陈胜和沈落雁于是率军回返洛阳，以休养生息。临走之前，又和刘黑闼相互订立盟约，约定两家势力彼此和平相处，永为友好之邦。
经此一役，瓦岗军元气颇有损耗。但其声名威望更盛。而且占据了太原，也算是一个补偿。眼见大势如此，杜伏威顺势向瓦岗军纳降。辅公佑不甘心归顺瓦岗，领兵反叛杜伏威。沈落雁于是派遣单雄信带兵三万南下，以骑兵战法大破辅
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