况且士兵们饥饿疲惫，应当在此停留扎营，等到兵马粮草都齐备了，然后再进击也不晚。”李世民说：“宋金刚无计可施才逃跑，军心涣散；功劳难立而失败颇易，机会难得，转瞬即逝，一定要趁此机会消灭他。如果我们停止不前，让他有时间考虑对策加以防备，就不可能轻易打败他了。我尽心竭力效忠国家，怎么能只顾惜自己的身体呢？”于是，催马追击，将士们也不敢再提饥饿。唐军在雀鼠谷追上宋金刚，一天交锋八次，都打了胜仗，俘斩敌军数万。当晚，在雀鼠谷宿营。李世民已经两天没有吃上饭，三天不解甲睡觉。部队里能吃的只剩下一只羊。将士们都很饿，李世民就和大家分吃了这只羊。接着，李世民带兵赴介休城。这时，宋金刚尚有二万部队，出西门，背城而阵，欲决死战。李世民命李世勣、程咬金、秦叔宝当其北，翟长孙、秦武通当其南，他本人则亲率3000精骑冲其阵后，结果，宋金刚大败而逃。
李世民追出几十里，来到张难堡，摘下头盔示意堡垒，据守堡垒的军士认出李世民，都欢呼雀跃，高兴得流下泪来。随从告诉守军：秦王还未进食。守军便献上混酒、粗米饭，秦王吃得很香。
在张难堡，敌军将领尉迟敬德、寻相等率余部八千来降。敬德籍属朔州，武勇善骑，是一位杰出的精骑将领。李世民得到尉迟敬德非常高兴，引为右一府统军，并让他仍然统领八千旧部。有人担心，敬德会叛变。李世民不听，说：“昔萧王推赤心置人腹中，并能毕命，今委任敬德，又何疑也。”
刘武周听说宋金刚失败，大为惊恐，便带了百余骑弃太原北走，亡奔突厥。宋金刚收拾残部，准备再战，但部众都不肯跟随他与唐作战，于是宋金刚也和一百多骑兵逃往突厥。不久，宋金刚打算跑回上谷，被突厥捉回，腰斩。
刘武周当初南侵犯唐时，他的内史令范君璋曾规劝道：“唐主以一个州的兵力，直取长安，所向无敌，这是上天有助，不是人力。晋阳以南，道路狭窄险要，孤军深入，后无援军，假如进军攻战不利，怎么回军？
不如北面联合突厥，南面与唐结交，在此一方称王称霸，才是长远之计。”刘武周不听，留范君璋守卫朔州，自己率军南侵。刘武周失败后，流着泪对范君璋说：“我没有采纳你的意见，以至于到了现在这种地步。”过了一段时间，刘武周策划从突厥逃回马邑，事情泄露，被杀。突厥人任命范君璋为行台，统领刘武周的余部。
经过半年艰苦卓绝的奋斗，李世民圆满完成使命，收复了并、汾旧地，消灭了又一个“争天下”的强大敌人，为巩固初生的唐朝政权立了殊勋。在这次战役中，李世民不仅在指挥上是杰出的，在军事作风上也堪称模范，一个封建时代的军事指挥者，能够在战斗中做到身先士卒，与士兵同甘共苦，确实是难能可贵的。
战役结束以后，李世民留将领李仲文镇守并州，自己则引军凯旋长安。
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