此时的慕容伏允见到此状，也只得哀叹“谋事在人，成事在天”，天不助他，乃使得隋军援兵赶到，现在已再无胜利的可能。
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慕容伏允乃放弃围歼隋军，选择撤兵。
而此时梁默受伤，其部折损严重，段文操也无力追击，只得任由对方撤离。
二人准备返回，正好又遇到了向西追击的刘权所部。
刘权与梁默的情况一样，同样是被杨广所遣追击慕容伏允的。不过刘权在海西地区搜寻了吐谷浑人半个月，也没有发现慕容伏允的踪迹，也准备向西追击。
这时梁默刚遭遇大败，因此劝刘权以他的教训为前车之鉴，最好撤兵。
刘权却认为慕容伏允的境遇要比他们的更糟糕，既然已经到了这种地步，哪怕付出再大的伤亡，也要追下去。对于梁默的反对，刘权说道：“吐谷浑人不定居，没有城郭，随水草迁移流动，如果不趁他们聚居在一起时袭击他们，等到他们四处游荡，怎么能捣毁他们的巢穴呢？现在慕容伏允一路往西北逃，无论是让其逃到西域，还是留在海西，将来都是大隋的一大祸患。”
于是刘权亲自挑选骁勇骑兵一千多人为先锋，直逼慕容伏允离开的方向。而段文操和梁默二人也盘算，此时境况如此，他们早就过了撤兵的好时机，无论是向东还是向西，都要横穿大山，面对严酷的环境，还不如跟着刘权继续向西追击吐谷浑人，最后折道从伊吾回国。
因此二人便缒在刘权身后，也继续进军。
这般天气，滴水成冰，沿途冻毙者不计其数。沿途缺水，将士们甚至只得抽饮马血。在这个硕大的海西荒原，众人行千余里，士糜冰，马秣雪，终于在南龙勒山口（今甘肃省、青海省边境当金山口）追上了慕容伏允。
南龙勒山层峦叠嶂，山势陡峻，植被稀疏，纵横沟谷，切割剧烈，南坡相对平缓，地表风化严重，岩体破碎。属于人迹罕至，飞鸟不驻之地。
慕容伏允无论如何没想到隋军如此穷追不舍，因此到了此地，因为天气原因，也放松了警惕。
而刘权的前锋部队沿途掉队过半，拼着一口气向西追击。等到发现了吐谷浑人的营帐，甚至来不及等待身后的梁默主力支援，便向吐谷浑人杀去。
这一战慕容伏允再也没有延续自己的神奇，逃命大法失去了效果。隋军攻破慕容伏允的牙帐，杀掉几千名吐谷浑兵，获得牲畜十多万，自伏允以下，其妻子儿女皆被隋军俘获。
至此这场大战终于落幕。而隋军梁默、刘权、段文操三部共计三万多人出击，辗转月余，一路冻死、冻伤无数，等到众人从龙勒山返回敦煌修整之后，三军合计不过一万两千余人，只剩下三分之一多。
同月，慕容伏允手下大将大宝王尼洛周率领数万部众向隋军投降，至此整个吐谷浑再无任何抵抗势力。