到了二月初，双方已经僵持了大半个月，契丹人的补给早用光了，冻饿而死的部众不计其数，满大营都是尸体。
契丹本来就是冬天行军，兵家大忌，再加上孤军深入，补给不足，士兵们哪还愿意继续打仗。眼看众人怨声倒载，大贺咄罗也不敢再留在营州城，便准备撤回草原。
但来时容易去时难，大贺咄罗一露出逃跑的姿态，黄明祯便发现了对方的意图。虽然双方实力相差不小，黄明祯也不想让自己的军队在此消耗太多，但如此良机，不痛歼契丹人不足以让大贺咄罗感到后悔。
黄明祯命刘黑闼、蒙陈其二人为前锋，各率领千余骑兵提前从两侧绕到契丹人的前方等待。
二月六日，大贺咄罗北逃，而黄明祯并未追击。
等到契丹人全部离开营州城下，黄明祯才调兵出击，而此时对方已经逃了数十里。众人皆劝黄明祯追击，但黄明祯却在营州城下不动，令大军修整，等到三更时分，黄明祯忽然击鼓聚将，向北追击而去。
众人不解，这时候再追击，他们还能追得上吗？
眼看众人对此表示怀疑，黄明祯才说道：“这大贺咄罗也是枭雄，围攻我营州这么长时间，就这么落荒而逃，他岂能甘心，又如何和部众交代。我料其怕我军追击，必亲自断后，甚至会设下埋伏，等待我军追击，好趁机得胜。而我缓了一日，大贺咄罗见我军没有追赶，则会以为我军胆怯，便会大胆地赶路，这防备也会稀松。我军再次出击，必能击破无备的对方。”
众人大悟。
果然不出黄明祯所料，大贺咄罗眼看引不得隋军，知道伏击的计划破灭了，因此便赶回前军，向前赶路。
等到契丹人到达托纥臣河（今赤峰地区老哈河）附近，已经算进入契丹腹地。此时天降大雪，风雪怒吼，人马行走不便，大贺咄罗更是放松下来。
而此时埋伏在托纥臣河一带的刘黑闼和蒙陈其二人突然杀出，直击契丹所部。契丹人遭当头一击，措不及防，被隋军骑兵切成数段。双方激战数个时辰，不分胜负。
而此时星夜赶来的黄明祯率领三千骑兵到达托纥臣河战场，给了对方致命的一击。
契丹人被隋军袭击后方，再也支撑不住，开始出现崩溃。
黄明祯集结主力从后掩杀，大破契丹军队。契丹人拼命逃窜，伏尸数十里，胆魄近丧。黄明祯的前锋部队直追到弱洛河（沙拉木伦河）才收兵。
此战伏杀契丹主力军队数千人，俘获牛羊数千头，狠狠地打击了契丹人的士气。对于契丹人这种不大不小的部落，损失几千人的部队几乎是元气大伤，没有数年根本不能恢复实力。
而且更重要的是这一战隋军杀的契丹人胆寒，大贺咄罗也再无勇气对抗隋军了。