为了打赢这一战，李世民主力齐出。
这一战，必须要打残薛举，即使不能将其主力全部围歼，也要使其短期内再无力东顾。否则等李唐和河北军决战的时候，薛举横插上一杠子，就是致命的打击。
因此在这场决战中，作为主力的刘弘基的井钺军，窦轨的招摇军，李高迁的苑游军，被李世民分为三军的箭头部队，以图多点开花，可见李世民合围薛举前军的决心。
六月十六日一早，唐军饱餐一顿，李世民下令打开城门，向西秦军出击。
三部唐军从南、北、西三个方向，如三条游龙一般，直奔西秦军大营而去。
西秦军的大营，和唐军隔着不到二十里，唐军前锋骑兵，很快便杀到。众人踏营而入，此时营中已经空无一人，草料、营帐丢弃的到处都是，一看便是匆匆撤退。
很快这消息传到李世民的中军。
听到西秦军完全撤走的消息，李世民也是一惊。他没想到薛举撤的竟然这么迅速，这让他在西秦军大营内外和西秦军前军决战的打算落空。
但李世民几乎没有犹豫，便下定决心，立刻追击。
西秦军撤退的这么仓促，正好说明他们真的是缺粮兵退，锐气丧尽。一旦错过这个机会，等薛举返回折墌城，修整兵马，甚至是卷土重来，犹未可知。
从高墌城到泾州整整有九十里，薛举全军不可能走的这么快，他们完全可能追得上。
于是李世民下令，全军追击。
数万唐军，如猛虎出山一般，沿着西秦军离去的方向，一路追杀而去。
西秦军虽然骑兵数量众多，但似乎撤退的并不快。
到了中午，中军先锋李高迁便率部在南沟一带追上了西秦军的后军。而从高墌城到南沟，也不过二十余里。
双方很快发生了激战。