河西惨败消息传回匈奴本部，伊稚斜单于当即大怒。拍着桌子对使臣说:你现在就去河西，把浑邪王、休屠王这俩不争气的东西给我揪回来，看我不把这俩丢脸的东西砍了!浑邪王这时候害怕呀急急忙忙和休屠王密谋:“兄弟呀这咱俩这仗败的这叫一个惨烈，单于那暴脾气指定饶不了咱俩。休屠王一听也瑟瑟的说:那依你的意思咱俩现在该咋办?浑邪王:与其坐在这等死，不如咱俩降了汉朝，这大汉皇帝还能留咱哥儿俩一条活路！

汉朝大将李息得到匈奴二王密报后，马上派人快马加鞭的去向汉武帝报信。 汉武帝一听这个高兴啊, 可担心这俩货是肚子里憋着坏水诈降呢， 这越想越害怕，直接把霍去病叫过来，对他说: 霍爱卿呀你带_上你那些弟兄去接他俩，顺道探探虚实。匈奴二王方面，派出使者与汉朝约降后不久，这个休屠王心里犯怵了，开始后悔。浑邪王这时候不答应了，索性一不做，二不休, 为了防止事情败露，浑邪王先人一步，在帐内直接把休屠王给砍了，然后带着他的部众， 准备归降汉军。对于当时场面，司马迁如此描述:“骠骑(霍去病)既渡河，与浑邪王众相望。浑邪王裨将见汉军而多欲不降者，颇遁去。骠骑乃驰入与浑邪王相见，斩其欲亡者八千人，遂独遣浑邪王乘传先诣行在所，尽将其众渡河，降者数万，号称十万。既至长安，天子所以赏赐者数十巨万。

也就是说，霍去病带着大军渡河后，与浑邪王带的人迢迢相望。浑邪王手下的人看见汉军军容威严，人马众多，开始害怕了，那些本来就不愿意投降汉朝的人，开始率众哗变，临阵逃走。一-时之间，场面就不是一个混乱能形容的了。霍去病当机立断，即刻带着精锐骑兵冲入匈奴阵中和浑邪王相见。 这样一个才二十岁左右的年轻人，稳坐马上，颐指气使，发令汉军，极短时间内，竟然部属汉军在混乱中斩杀匈奴逃亡者八千人，一下子就使局面稳定下来。八千人啊，就像砍瓜切菜剁豆腐一样全杀了，还都是骑着马不要命一样跑的匈奴战士。这种场面，远远超出当时后世国人的想象力!然后，霍去病派人“护送”浑邪王乘坐我大汉天朝的 专车” 前往长安，自己率领汉军押解着这些匈奴投降的四万多人渡河，也赶往长安，参加汉武帝安排好的受降仪式。

浑邪王及其部众抵达长安后，汉武帝高兴地合不拢嘴，封浑邪王为万户漯阴侯，其余小王三人和大当户一人，皆得封侯。而后，汉廷将匈奴降众分处于河南地原先的秦长城之外，作为汉朝属国加以管理。此次大胜之后，汉武帝在河西置武威和酒泉两郡。霍去病功高如此，汉武帝颁布嘉奖令，诏日: “骠骑将军(霍)去病， 率师攻匈奴西域王浑邪 王及厥众萌咸相铬，率以军粮接食，并将控弦万有馀人，诛獍(音乔)稈(音悍), 获首虏八千馀级，降异国之王三十二人，战士不离伤，十万之众咸怀集服，仍与之劳，爰及河塞，庶几无患，幸 ，既永绥矣。以千七百户益封骠骑将军。河西之战取得全胜之后，汉军进据至祁连山一带。至此， 汉朝通往西域的大门终于打开， 实现了 “张中国之左掖， 断匈奴之右臂”的既定目标，一下子豁然开朗。

而匈奴方面，则是叫苦连天，哀声一片。先是失去河南地，继之又在河西失去这一水草丰美走廊，只得黯然退回祁连、焉支山脉以北地区。 为此，当时匈奴哀歌道: 亡我祁连山，使我六畜不蕃息; 失我焉支山， 使我嫁妇无颜色”确实，对匈奴人来说，失河套地区、河西走廊这二处大牧场，后果异常严重，这让匈奴的牲畜、人口数量大为减少。