第二日一早，斛律晟率部返回城中，見黃玠得勝，也是高興。他在得勝之後，沒有急著返回達蘭堆，而是選擇尾隨同羅朵兒半夜，本想縋住其軍，終因兵力相差懸殊，不得不返回。
眼看隋軍大獲全勝，斛律晟便勸黃玠追擊同羅朵兒。
同羅朵兒殘部仍有數千人，若是在漠南逡巡日久，將會對漠南的隋軍補給線造成重大威脅。
黃玠也認為如此，乃命辛世雄和元禮率步兵守備達蘭堆城，自引麥鐵杖、錢士雄和斛律晟合兵一處，追擊同羅朵兒而去。
昨夜，同羅朵兒廢了好大功夫，才趕走斛律晟，忙向南救援同羅休哥，等到天明，才在眉間城東三十餘里處遇到了身受重傷，奄奄一息的同羅休哥。同羅朵兒早就料到或許同羅休哥會大敗，但看其現狀，其部幾乎全軍覆沒，同羅休哥也是生死難料，還是兩眼通紅，難掩悲慼。
容不得同羅朵兒過多的傷心，同羅東丹便勸同羅朵兒立刻撤退，否則等到隋軍追兵趕到，他們恐難逃脫。
同羅朵兒急忙率部東撤，準備先返回賽音山。本以為能仗著馬快，快速逃脫，沒想到這兩日天降大雨，敗退的同羅軍在泥濘中艱難跋涉，士氣低落，無復行伍，將領也無法控制。
隋軍連夜趕路，終於在握衍水附近追上了同羅朵兒。
雙方實力相差無幾，同羅朵兒知道若是不能擊退隋軍，被其尾隨東去，全軍必敗。同羅朵兒乃親率大軍渡過握衍水，在河東岸擺下大陣，意圖正面迎敵，又令同羅東丹率一千五百騎於迂迴到握衍水西岸埋伏，意圖伏擊隋軍。
隋軍一路東進，沿途數次遇敵激戰，斬獲不少。等到隋軍主力到達握衍水之後，竟然發現了同羅東丹伏兵。
黃玠遂下令主力猛攻同羅東丹所部，意圖將其全殲於河西岸。
同羅朵兒見情況有變立即下令曳落河大將阿結思渡河出戰救援，阿結思殺入重圍，救出了同羅東丹，並迅速退到河邊，把軍隊分為三陣，背水抵抗。
斛律晟和薛萬述、辛文禮三人分別率數百騎兵，各掩殺一部，雙方在握衍水西岸來回相持。黃玠也親率騎兵主力加入戰場，全力衝擊。
阿結思悍勇無比，頑強抵抗，戰鬥拉鋸了好幾個回合後，終是寡不敵眾，阿結思和同羅東丹抵敵不住，乃且戰且退，率領殘部撤到河東岸和同羅朵兒部會合。
而隋軍斛律晟和薛萬述、辛文禮三人皆是一馬當先，迅速殺過河去。
同羅朵兒親自帶兵接應阿結思，於陣前和隋軍展開了血戰。雙方在河東岸再次混戰，斛律晟摧鋒先入，其餘諸部乘勢掩殺。同羅部騎兵也是不甘示弱，拼死抵抗，雙方皆是血流成河，橫屍遍野。
等到下午，黃玠見同羅朵兒所部難以撼動，乃下令撤退。
同羅朵兒也不追趕，其部損失慘重，折損過半，已經無力再戰，因此只得下令繼續向東撤退，以圖後事。
河東岸的黃玠眼看同羅朵兒所部遠遁，也是無可奈何。他奉命戍衛達蘭堆，若是兵力折損嚴重，接下來就不好再守禦城池。
不過斛律晟心中卻是不甘。
豐州眾將皆知黃明遠將同羅部視作心腹大患，今日一戰，同羅部在狼狽潰逃的情況下，尚且有如此戰力，果然不凡。若不能趁此機會削弱其勢力，來日必是豐州軍的大敵。
斛律晟因此向黃玠請戰，請求追擊。黃玠不允。