黄明远在杨广行营处迎来送往，耗费了尽半个月的时间，虽然心中不愿，但黄明远还不得不硬着头皮去做。
此时天已经到了九月中旬，吐谷浑之地本就地处高原，气候寒冷，虽然黄明远提前为士兵准备了大量的裘衣、棉衣，但仍有不少士兵只着单裘，因此冻死者不计其数。
黄明远心知，决战之机不能再等待了，否则这一战便成了要和老天爷做斗争。因此黄明远下令各部加速向包围圈之中的吐谷浑部前进，要在最短的时间歼灭其军。
而此时位于隋军包围圈的慕容伏允也很清楚现在的局势，打是一定打不过的，但未必不能胜。
隋人不习惯吐谷浑的天气，只要再拖一个月，大雪封山，这些隋军将不败而败，吐谷浑也便保住了。
为了干扰隋军的视线，慕容伏允派他的一个王诈称是伏允，据守车我真山（在今青海祁连县东南）。只要能将隋军的注意力吸引到这里，慕容伏允便能从隋军闪开的空档处逃脱。
不过慕容伏允的计划并没有得逞，黄明远得到这个消息后，并没有命军队向车我真山方向转移，而是继续向预定战场加快进军。
众人不解，慕容伏允向北逃到车我真山，若是不追击过去，便要让他从北面跑了。
黄明远乃说道：“若是慕容伏允真的在车我真山，这时候为了躲避我军追击，势必要潜匿隐藏，如何能这般大张旗鼓的进军。其如此作为，不过是故意欲转移我军视线，吾料想此不过是慕容伏允派遣的一路偏师而已，丢卒保车。”
隋军因此按照原计划行动。
九月十八日，在浩亶水的上游地区，杨义臣所部终于发现了吐谷浑部队的踪迹，随即双方展开了激战。
这次双方的相遇，是意料之中又意料之外的事情。虽然都知道双方在捉迷藏，相聚并不遥远，但猝然发现，仍然皆是吃惊。
抓到吐谷浑人尾巴的杨义臣自是大喜，他一边向周围各处隋军报信，请求支援，一边派军队一拥而上，紧紧地咬住吐谷浑人。
而此时的慕容伏允却很难受。
吐谷浑重要的组成力量天柱王所部被黄明远在牛心川水附近歼灭，杨义臣又击破慕容孝隽部占领琵琶峡，而其余各部也不同程度的遭到隋军的打击。此时慕容伏允手上的吐谷浑主力不过五万余人。
慕容伏允也知道隋军不可能饶恕他，一旦隋军各路援军赶到，重重包围之下，其部根本不可能突围而出。因此这一次面对杨义臣部，慕容伏允也知道若不胜则必死的道理，下令各部拼命抵抗，与隋军死战。
双方数万骑兵在浩亶水畔进行了大决战。
隋军人少，却是以攻为主。杨义臣命虎贲郎将冯孝慈为先锋猛攻吐谷浑人战力薄弱的侧翼，慕容伏允也不示弱，当即以军中精锐支援侧翼。双方野战一个上午，吐谷浑人兵多，隋军略有不支。
杨义臣见此，乃手持长槊，带领亲兵向前支援。
众将顾念杨义臣的安危，杨义臣大吼道：“今日若败，安得免死。”因此亲率数百人突击而出。
左右将领，无不受其感召，因此纷纷效命。
杨义臣毫不畏死，带领士兵向吐谷浑人发起了决死突击，立刻鼓舞了军中士气。隋军连破吐谷浑军数道防线，杨义臣带领亲兵甚至杀穿了吐谷浑人中军，杀到了离慕容伏允十余步的地方，双方面目清晰可见。
慕容伏允之弟慕容融拼死救援，挡住了隋军的突击队伍，将慕容伏允从火线接了下来。慕容伏允退到阵后，已经看不到杨义臣等人的身影，犹感到心有余悸，久久不能平静······
双方在浩亶水边打了一天一夜，直杀得昏天黑日，山河倒悬。虽然隋军士兵精锐，且装备精良，但常年驰奔于西海草原的吐谷浑的骑兵战斗力也不弱。更兼吐谷浑人知道这一战若败绝无幸免的道理，因此从慕容伏允以下这一次铆足了力气死战，双方竟打得你来我往，不分胜负。
浩亶水边，尸横遍野，血流成河，整个草原都被染成了红色。到处都是战死者的尸体和伤员的哀嚎之声，倒毙的尸体沿着浩亶水往下流去，几乎使得浩亶水断流。
杨义臣知道援军一定会尽快赶到，因此虽然压力颇大，但打得不慌不忙，也不畏惧伤亡。而慕容伏允却没有这个底气，再和隋军僵持下去，他就再也不能走脱了。现在破围而出的想法已经失败，唯剩下弃卒保车。
一日之后，慕容伏允选择留一部坚守阻击，其自率主力撤退。
于此同时，黄明远所部主力也赶到了战场附近，对慕容伏允部发起了攻击。实际上杨义臣派人向黄明远送信的时候，黄明远离着杨义臣不过百余里，因此得到吐谷浑人的消息之后，大喜过望的黄明远立刻命荆元恒率领八千骑兵不计伤亡的赶往战场支援杨义臣，然后自率大部队跟随。
事实证明，慕容伏允在此消耗的两天成了其败亡的最重要原因。荆元恒的主力骑兵马不停蹄的狂奔，一日前进了一百四十里，在慕容伏允撤退之时赶到了主战场，并向对方发起了攻击。
早就士气低落的吐谷浑士兵在看到隋军援军的那一刻，心中最后一口气也落了。因此面对攻击，立刻四散崩溃。
至此，慕容伏允部兵败如山倒，慕容伏允再无力与隋军对抗。
狼狈逃命的慕容伏允只得以大将梁屈葱率部断后，自率残余部队向西南逃命。而赶来的黄明远与杨义臣兵和一处，对其紧追不舍。
梁屈葱算是慕容伏允真正的忠臣，在最后关头并没有抛弃慕容伏允，而是选择为其牺牲。被三面包围的梁屈葱且战且退，激战三十多里，最后还是不敌隋军，数千部队只剩百余人，梁屈葱仍死战不退。最后为黄明远所部生俘，其部全军覆没。
这一场大决战隋军歼敌近四万人，一举击溃慕容伏允主力部队，消灭了大量吐谷浑的有生力量，彻底打断了吐谷浑人的脊梁。