正遇天降大雪，诸将请求待天晴后进军，苏定方说：“现在雪密风冷，贺鲁一定估计我军不能前进，我可以掩击其不备。若缓几天，他就逃远了。现在追可以事半功倍，是上策。”于是昼夜兼程，沿途收降人畜。到双河，与阿史那弥射、阿史那步真会合，部队食饱气盛，只离贺鲁二百里时，列阵而进，抵达金牙山。贺鲁的人正在打猎，苏定方的兵直破其牙帐，俘虏几万人，获鼓旗兵械等不计其数。贺鲁脱逃，渡伊丽水。萧嗣业到达千泉，阿史那弥射到达伊丽，处月、处密各部全都攻克。阿史那弥射又进军双河。贺鲁先让步失达干据栅而战，阿史那弥射猛攻，步失达干溃败。苏定方又追贺鲁直至碎叶水，尽夺其众。
贺鲁、咥运准备投奔鼠耨设，到石国苏咄城时，马不肯进，众人也饿，就带宝物入城，准备买马。城主伊涅达干出来迎接。进城后，却将贺鲁拘禁，解送石国，正好阿史那弥射的儿子阿史那元爽与萧嗣业的兵到，带走了贺鲁。于是全部遣回各部的人马，通道路，置驿站，埋骸骨，问疾苦，以前被贺鲁掠夺的一律发还，西域于是平定。
贺鲁被押解到长安，他对萧嗣业说：“我本是亡虏，先帝待我厚，而我背叛他。现在天怒降罚，我还说什么？听说汉人法律是杀人必在都市。我愿在昭陵就死，能向先帝谢罪。”唐高宗知道后说：“先帝赐二千帐给贺鲁统辖。现在已得罪人，能献给昭陵吗？”中书令许敬宗说：“古代军队凯旋都到宗庙祭告，诸侯献俘及敌首则献天子，没听说献于陵墓的，不过陛下奉于园寝，是与奉于宗庙一样的，可以这样。”于是将贺鲁押到昭陵，祭告以后赦而未杀，贺鲁去世，诏令葬在东突厥可汗颉利可汗的墓旁，刻石记其事。
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