而匈奴的卢侯王，也被霍去病用自己的长刀斩首。见自己的主帅阵亡，匈奴折兰部和卢侯部的将士们顿时慌乱起来，不知所措，终于被汉军悉数消灭干净。但这一仗也令汉军损失不小，经战后清点汉军的重装骑兵则也损失了一千五百多人，双方战损比为1:2.2。因为路途遥远带不走那些牺牲了的汉军的遗体，刘从戎和霍去病只好命令手下将士们就地挖了个大坑，将这些将士们的遗体全部放入到里面整齐码放好，掩埋好后并做好相关标记。令人惊讶的是刘从戎和霍去病这师徒两个人，对吃掉身后这股三千六百多人的追兵并没有感到有过多的喜悦心情。而是匆匆打扫完战场后，继续带着八千多人的大部队向皋兰山前进，准备与匈奴浑邪王展开生死大决战。没多大功夫，刘从戎和霍去病率领的大军便和匈奴浑邪王率领的本部两万精锐骑兵相遇了。由于料定刘从戎与霍去病此时并没有太多弓箭了，匈奴浑邪王一接战便命令手下的骑兵部队直接向刘从戎与霍去病的部队发起了一轮又一轮猛烈冲锋。
结果等待他们的却是汉军强弩齐射，密集的箭雨仿佛在向世人们宣告匈奴浑邪王又上当了，汉军的箭矢则相当地充足。在这些匈奴人的冲锋中。即便是幸运的匈奴骑兵侥幸冲到阵前，但这个汉军在刘从戎与霍去病的指挥下，依然保持稳定不乱。在经过了一个时辰左右的鏖战之后，第一波八千人的匈奴骑兵便折损四千余人，而匈奴人的战马也全部丧失了。这一番交战，刘从戎与霍去病所率领汉军一方也损失惨重，共计折损两千人。双方此时场上的兵力局势对比，变成了六千对一万四。按照这样的比例来看，浑邪王的胜算还是相当之大的，所以他又开始向刘从戎与霍去病率领的汉军发起了第二波猛烈的进攻。匈奴浑邪王的这一波进攻，在刘从戎与霍去病的奋力抵挡之下，最终也被汉军将士所击退。双发经过将近二个多时辰的搏杀，匈奴浑邪王损失了近六千人，汉军这边损失了三千人。
在这一波攻击中，直接被刘从戎杀死的匈奴骑兵就有上百人。这个时候，匈奴休屠王带领手下一万五千名将士赶到了战场与匈奴浑邪王直接汇合。就在这两位匈奴王爷商议完毕准备向刘从戎与霍去病率领的汉军实施第三波猛烈进攻时，赵破奴也率领着一万名负责接应的汉军将士赶来了。此时刘从戎、霍去病和赵破奴说率领的汉军与匈奴休屠王和浑邪王的兵力对比是一比二，匈奴人还是有胜算的。但匈奴休屠王则完全是个保存实力，明哲保身派，他见汉军的重装骑兵战斗力如此强悍，匈奴浑邪王已经拼光了自己二万人中的一万，倘若再打下去自己恐怕连老本也都有搭进去的可能，实在是得不偿失。因此，他便向匈奴浑邪王讲这仗不能再这样打下去了。而当匈奴浑邪王固执己见准备再次下令时，他手下的各个部族首领也纷纷表示讲不愿意再战了。刘从戎、霍去病等人率领汉军的战斗素养通过此一战有目共睹。倘若再继续打下去，就算真的胜利恐怕连匈奴浑邪王部，也将会在战后不再存在了。
见到自己所率部队的士气竟然如此低迷，匈奴浑邪王也不得不下达暂时休战，稍作休整的命令。而就在此时，匈奴休屠王和浑邪王又接到了匈奴暗探的禀报，汉军高阙北要塞的统军将领李蔡，五原郡的统军将领豆如意，还有上郡地区的统军将领苏建，则都带领着自己的大军为了配合河西战役第一阶段的战斗，一起奔着匈奴休屠王与浑邪王的领地内杀来，攻势异常的猛烈。而在武威地区的汉军统军将领赵食其，则率领自己的二万五千名骑兵，杀出武威城后向他们这边赶来，准备接应刘从戎、霍去病、赵破奴等将士返回汉境。这两个相关消息，使得匈奴浑邪王的计划遭遇彻底流产。匈奴休屠王见汉军又前来袭扰，急忙与匈奴浑邪王告别，快速赶回到了自己的领地去做好相应的准备。虽然此时的而刘从戎、霍去病原有的大军已经出现了明显的强弩之末的状态，但是匈奴休屠王与浑邪王一方却也再无斗志了。或许是为了尽快回本弥补自身的损失，匈奴浑邪王没有再继续围追，而是将全部精力放在了鲸吞自己同胞的领地，同时抵御这一地区其他汉军将领对其袭扰上来。
对于刘从戎、霍去病、赵破奴所率领的这支汉朝大军，则采取了放任的态度，令他们在与赵食其率领的汉军汇合后，安然返回了汉境内的武威地区。其实在河西战役第一阶段的最后一天，刘从戎与霍去病率领的部队已经到了精疲力尽的程度，全军仅剩三千余人，战马不足一千匹。而由于粮草耗尽，尽管得到了赵破奴的接应，但全军的行军速度很是缓慢。如果此时匈奴王和浑邪王能够横下一条心来，在汉将赵食其赶来之前继续进攻，或许将还真的能改写历史呢！然而历史的机遇总是转瞬即逝的，这个机会则被匈奴休屠王与浑邪王永远地错过了。而刘从戎和霍去病在赵食其的接应下回到武威地区后，感觉自己身体乏透了。自从龙城之战一来也有十几年了，他从来没有感觉哪一次率军出征有这么累过。唯一可值得庆幸的，就是在河西战役第一阶段他没有再负伤。到了武威地区后，他先是给汉武帝刘彻写了一个奏疏，详细说明了河西战役第一阶段的作战经过，命人骑快马送往长安。然后他在亲兵的伺候下痛痛快快洗了个热水澡，又吃了些赵食其命人送过来的酒菜，天还没有黑就在自己的临时中军账内睡下了。等他一觉醒来，已经是第二天早上天亮了。他洗漱完毕后，感觉自己的身体恢复了很多。稍微吃了些东西后，他将绣衣府在武威地区的负责人叫了过来，命令他密切注意匈奴人在河西地区的动态。