求苏尼失交出颉利。颉利趁夜逃走，躲藏在荒谷中。苏尼失害怕唐军的军力，将颉利捕获。三月庚辰（5月2日），行军副总管张宝相率众偷袭苏尼失营地，俘获了颉利送往京师，苏尼失举众投降，突厥势力因此完全从漠南消失。太上皇李渊听说颉利被擒获，感叹道：“当年汉高祖被匈奴困在白登（今山西大同市东北），之后没有能够报仇成功。而今天我的儿子能灭突厥，我没有选错人，还有什么好忧愁的呢！”于是在凌烟阁设宴庆贺，并亲自弹奏琵琶，唐太宗则亲自舞蹈。