黃明遠在楊廣行營處迎來送往，耗費了盡半個月的時間，雖然心中不願，但黃明遠還不得不硬著頭皮去做。
此時天已經到了九月中旬，吐谷渾之地本就地處高原，氣候寒冷，雖然黃明遠提前為士兵準備了大量的裘衣、棉衣，但仍有不少士兵只著單裘，因此凍死者不計其數。
黃明遠心知，決戰之機不能再等待了，否則這一戰便成了要和老天爺做斗爭。因此黃明遠下令各部加速向包圍圈之中的吐谷渾部前進，要在最短的時間殲滅其軍。
而此時位于隋軍包圍圈的慕容伏允也很清楚現在的局勢，打是一定打不過的，但未必不能勝。
隋人不習慣吐谷渾的天氣，只要再拖一個月，大雪封山，這些隋軍將不敗而敗，吐谷渾也便保住了。
為了干擾隋軍的視線，慕容伏允派他的一個王詐稱是伏允，據守車我真山（在今青海祁連縣東南）。只要能將隋軍的注意力吸引到這里，慕容伏允便能從隋軍閃開的空檔處逃月兌。
不過慕容伏允的計劃並沒有得逞，黃明遠得到這個消息後，並沒有命軍隊向車我真山方向轉移，而是繼續向預定戰場加快進軍。
眾人不解，慕容伏允向北逃到車我真山，若是不追擊過去，便要讓他從北面跑了。
黃明遠乃說道︰「若是慕容伏允真的在車我真山，這時候為了躲避我軍追擊，勢必要潛匿隱藏，如何能這般大張旗鼓的進軍。其如此作為，不過是故意欲轉移我軍視線，吾料想此不過是慕容伏允派遣的一路偏師而已，丟卒保車。」
隋軍因此按照原計劃行動。
九月十八日，在浩亶水的上游地區，楊義臣所部終于發現了吐谷渾部隊的蹤跡，隨即雙方展開了激戰。
這次雙方的相遇，是意料之中又意料之外的事情。雖然都知道雙方在捉迷藏，相聚並不遙遠，但猝然發現，仍然皆是吃驚。
抓到吐谷渾人尾巴的楊義臣自是大喜，他一邊向周圍各處隋軍報信，請求支援，一邊派軍隊一擁而上，緊緊地咬住吐谷渾人。
而此時的慕容伏允卻很難受。
吐谷渾重要的組成力量天柱王所部被黃明遠在牛心川水附近殲滅，楊義臣又擊破慕容孝雋部佔領琵琶峽，而其余各部也不同程度的遭到隋軍的打擊。此時慕容伏允手上的吐谷渾主力不過五萬余人。
慕容伏允也知道隋軍不可能饒恕他，一旦隋軍各路援軍趕到，重重包圍之下，其部根本不可能突圍而出。因此這一次面對楊義臣部，慕容伏允也知道若不勝則必死的道理，下令各部拼命抵抗，與隋軍死戰。
雙方數萬騎兵在浩亶水畔進行了大決戰。愛網
隋軍人少，卻是以攻為主。楊義臣命虎賁郎將馮孝慈為先鋒猛攻吐谷渾人戰力薄弱的側翼，慕容伏允也不示弱，當即以軍中精銳支援側翼。雙方野戰一個上午，吐谷渾人兵多，隋軍略有不支。
楊義臣見此，乃手持長槊，帶領親兵向前支援。
眾將顧念楊義臣的安危，楊義臣大吼道︰「今日若敗，安得免死。」因此親率數百人突擊而出。
左右將領，無不受其感召，因此紛紛效命。
楊義臣毫不畏死，帶領士兵向吐谷渾人發起了決死突擊，立刻鼓舞了軍中士氣。隋軍連破吐谷渾軍數道防線，楊義臣帶領親兵甚至殺穿了吐谷渾人中軍，殺到了離慕容伏允十余步的地方，雙方面目清晰可見。
慕容伏允之弟慕容融拼死救援，擋住了隋軍的突擊隊伍，將慕容伏允從火線接了下來。慕容伏允退到陣後，已經看不到楊義臣等人的身影，猶感到心有余悸，久久不能平靜‧‧‧‧‧‧
雙方在浩亶水邊打了一天一夜，直殺得昏天黑日，山河倒懸。雖然隋軍士兵精銳，且裝備精良，但常年馳奔于西海草原的吐谷渾的騎兵戰斗力也不弱。更兼吐谷渾人知道這一戰若敗絕無幸免的道理，因此從慕容伏允以下這一次鉚足了力氣死戰，雙方竟打得你來我往，不分勝負。
浩亶水邊，尸橫遍野，血流成河，整個草原都被染成了紅色。到處都是戰死者的尸體和傷員的哀嚎之聲，倒斃的尸體沿著浩亶水往下流去，幾乎使得浩亶水斷流。
楊義臣知道援軍一定會盡快趕到，因此雖然壓力頗大，但打得不慌不忙，也不畏懼傷亡。而慕容伏允卻沒有這個底氣，再和隋軍僵持下去，他就再也不能走月兌了。現在破圍而出的想法已經失敗，唯剩下棄卒保車。
一日之後，慕容伏允選擇留一部堅守阻擊，其自率主力撤退。
于此同時，黃明遠所部主力也趕到了戰場附近，對慕容伏允部發起了攻擊。實際上楊義臣派人向黃明遠送信的時候，黃明遠離著楊義臣不過百余里，因此得到吐谷渾人的消息之後，大喜過望的黃明遠立刻命荊元恆率領八千騎兵不計傷亡的趕往戰場支援楊義臣，然後自率大部隊跟隨。
事實證明，慕容伏允在此消耗的兩天成了其敗亡的最重要原因。荊元恆的主力騎兵馬不停蹄的狂奔，一日前進了一百四十里，在慕容伏允撤退之時趕到了主戰場，並向對方發起了攻擊。
早就士氣低落的吐谷渾士兵在看到隋軍援軍的那一刻，心中最後一口氣也落了。因此面對攻擊，立刻四散崩潰。
至此，慕容伏允部兵敗如山倒，慕容伏允再無力與隋軍對抗。
狼狽逃命的慕容伏允只得以大將梁屈蔥率部斷後，自率殘余部隊向西南逃命。而趕來的黃明遠與楊義臣兵和一處，對其緊追不舍。
梁屈蔥算是慕容伏允真正的忠臣，在最後關頭並沒有拋棄慕容伏允，而是選擇為其犧牲。被三面包圍的梁屈蔥且戰且退，激戰三十多里，最後還是不敵隋軍，數千部隊只剩百余人，梁屈蔥仍死戰不退。最後為黃明遠所部生俘，其部全軍覆沒。
這一場大決戰隋軍殲敵近四萬人，一舉擊潰慕容伏允主力部隊，消滅了大量吐谷渾的有生力量，徹底打斷了吐谷渾人的脊梁。