渐渐的，天空逐渐亮起来，火焰也慢慢熄灭。刘琦命士卒重新进入营中搜检，确定此时已无活人，大食军被全歼。
确定这座营寨内已彻底没有活着的大食兵后，刘琦马不停蹄，命重新进入营中搜检的士卒回去休息，自己则带着侍卫找到李珙，换回铠甲又赶向副营寨。
他们首先派人劝降，说只要愿意投降营中一人不杀。但营中大食人岂会相信他们的话？不要说守营将领，哪怕最下层的小兵也知道唐军除将领外向来不留俘虏，对敌之残酷甚至还要超过他们大食人，哪怕李珙亲自上前劝说，又以皇帝的名义保证也不相信。
见劝降无效，李珙下令进攻。唐军首先使用投石车轰击足足一个时辰，之后才派出弓箭手掩护步军攻打营寨；与此同时，许多士卒进入山丘，堵住他们透过山丘逃走的道路。
见后路被堵住，这座营寨的大食人像主营一样，顽抗到底拼死作战。唐军强攻两日没能夺下营寨。
见此情形，而且李珙越发着急，刘琦又想出一个办法。在投石车发射的石块上包裹一层易燃之物，在投石车发射前点燃，使石块落在军营中时表面仍然处于燃烧，点燃营中物品。
这个计策果然起到了作用。军营中本就有许多易燃之物，而这座军营的清水来源又仅是一条小溪，每日得到的水只能勉强供将士饮用，根本没有多少多余的能放在缸里用于灭火，富余的水很快用光，着火石块点燃帐篷时已无法灭火。
面对这种情况，大食将领决定放弃军营，逃入丘陵中。可他刚刚组织逃走，唐军已打破寨门，骑兵杀入营中。又经过一番激烈交战，绝大多数大食兵战死，极少数人逃入丘陵，指挥的将领也战死。而这座军营被唐军夺取，也代表着谷口之战彻底结束，唐军彻底赢得此战胜利！
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