唐军随即转入全面反攻，苏定方亲率骑兵深入追击了三十里，斩杀及俘虏的敌军达数万之众。
此战，唐军大获全胜。苏定方临危不惧，指挥若定，又一次创造了以寡击众的经典战例，从此威震西域，在一代名将的道路上迈出了坚实的一步。
在曳咥河会战的前夕，朝中的右领军中郎将薛仁贵曾向高宗献上了一条离间突厥人的计策，他说：“泥孰部落的酋长向来不服从阿史那贺鲁，后来被阿史那贺鲁击败，妻子儿女均被掳为人质。今后，西征军一旦击破阿史那贺鲁的部众，只要擒获泥孰的妻子儿女，应当将其全部送还，并给予赏赐。如此一来，泥孰必定会背叛阿史那贺鲁，并且誓死效忠大唐。”
高宗采纳了薛仁贵的计策，随即向苏定方发出了一道密诏。
而在此次会战所俘虏的西突厥人中，果然有泥孰酋长的妻子儿女，苏定方当天就派人秘密将其送还。泥孰酋长顿时感激涕零，当即表示愿意归降唐朝。
曳咥河会战的次日，苏定方继续勒兵追击，阿史那贺鲁自恃兵力仍然占优，于是回头再战。可他绝没有想到，这一天他将败得更惨，并且将成为他短暂的可汗生涯中由盛而衰的一大转捩点。
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