若是羌兵出城的人多，汉军拔腿就跑回大营，羌兵追到汉军大营前，也只能丢下几百具尸体。若是羌兵出城的人少，汉军见了北宫伯玉的人，追上去就是猛打猛杀，却对李文侯的人相当客气，只是将他们赶跑。
如此三天，北宫伯玉和李文侯二人的心思彻底清楚了。北宫伯玉想的是，李文侯真的投降汉军了。李文侯想的是，北宫伯玉为了做羌王，连羌人的命不顾了。令北宫伯玉愤恨不已的是，有不少羌兵投到了李文侯帐下，因为汉军不杀李文侯的兵士。
终于羌兵生不如死的熬了八天，来到了李牧和李文侯约定的时间。这天从傍晚开始，汉军再也没有来攻城。子时一过，李牧令四百汉军敢死队，分别借着绳索从东面和南面爬上城墙，先打开东门和南门，迎接大军进城。李牧让邓芝率领两千汉军紧守东门和南门的大营；令姜维率军两千伏兵于西都城西门；令典韦率军两千伏兵于西都城北门；令张辽、王平率军三千从南门杀入；李牧和傅佥率军三千从东门杀入。
约莫两刻钟，四百汉军敢死队，借着夜色，悄悄地爬上了西都城东门和南门，接着将东门和南门打开。原来，羌兵被汉军没日没夜的折磨了八天，今夜过了好几个时辰，也不见汉军来攻城，而且汉军大营也是漆黑一片。羌兵早就睡得如死猪一般。
李牧和张辽见城门大开，分别率领汉军从东门和南门冲杀进去，汉军四处纵火，逢人便砍，羌兵这才惊醒过来，也不知道来了多少汉军。顷刻间，西都城的东面和南面火光冲天，羌兵的惨叫声、惊叫声响彻云霄。汉军一边砍人，一边喊着“北宫伯玉已经投奔了汉军，诛杀李文侯的羌兵可免一死！”、“李文侯已经投降了汉军，诛杀北宫伯玉的羌兵，可免一死！”。北宫伯玉和李文侯的羌兵听了，为了活命，顿时自相残杀起来，汉军却是不管不顾，乘着混乱，冲上去就是几刀。
却说，北宫伯玉和李文侯二人正在各自的军营歇息，听到属下来报说汉军攻破了东门和南门，二人心下大惊，同时想着定是对方的人开了城门，让汉军进城的。北宫伯玉和李文侯二人赶紧穿衣上马，朝着对方的军营杀去。两股羌兵一碰面，也不答话，开始混战起来。李文侯杀开一条血路，来到北宫伯玉跟前，轮起手中的长刀砍向北宫伯玉，北宫伯玉也是心怀愤怒，挥舞着手中的长刀杀向李文侯，二人交战了五十回合，李文侯一刀将北宫伯玉胳膊砍了下来。
李文侯正欲一刀结果了北宫伯玉，只见，身后不远处汉军冲杀过来，汉军高喊着“诛杀北宫伯玉！诛杀李文侯！”。李文侯和北宫伯玉这才知道，他们两个中了李牧的反间计了。李文侯赶紧打马向西门奔去，北宫伯玉由副将布库鲁抱上马，二人共乘一骑，向着北门奔去。李牧率军朝着北宫伯玉奔去，张辽朝着李文侯奔去。傅佥和王平二人则是留在城中，继续追杀那些四处逃窜的汉军。
却说北宫伯玉和布库鲁出了北门，一路狂奔了十余里，突然，一彪汉军冲杀过来，所到之处，羌兵死伤一片。这些羌兵吓得四散开来，典韦传令汉军分散阵型，衔尾追杀羌兵。典韦见眼前的羌人是个军官，而且马上还有一个人，心下想着定是羌兵什么重要的人。典韦纵马扬鞭，追着眼前的布库鲁一顿猛杀，只见，布库鲁身边的羌兵亲卫越来越少，典韦和他的距离也越来越近。突然，布库鲁直觉得脑后一股冷风，还不等低头时，典韦右手的铁戟上挂着一颗人头。典韦一把拉住前面奔跑的马匹，只见，一具尸体，一个少了胳膊的人从马身上掉了下来，典韦传令亲卫绑了那个人，暂且送回城内。典韦继续率军追杀羌兵。
却说，李文侯出了西门，一路狂奔了十余里。突然，一支汉军挡住了去路，姜维借着火把的光，笑着说道：“李头领，咱们又见面了，下马投降，留你全尸，否则，叫你身首异处！”
李文侯怒骂道：“汉军鼠辈，用阴谋诡计，算什么本事，有本事和爷爷大战三百回合！”
姜维沉声喝道：“好！”便纵马挺枪杀向李文侯，李文侯赶紧挥刀相迎，姜维心中杀意已决，手中长枪若舞梨花，恰似蛟龙，还不及十回合，姜维一枪扫向李文侯的腰间，等李文侯反应过来时，已经跌落到马下，姜维一枪刺进李文侯的大腿，直疼的李文侯嘶声裂肺的嚎叫。羌兵见头领这副模样，有些下马伏地高喊着饶命，有些一溜烟向四处逃窜。姜维一面传令汉军继续追杀那些逃跑的羌兵，一面传令汉军将那些羌兵俘虏带回城。
攻打西都城的战役，从子时开始，辰时才结束。此役，汉军伤亡两千四百余人；斩首羌兵两万三千余级；俘虏羌兵四千余人；缴获马匹四万余匹，钱粮军械无算！李牧传令，将羌人俘虏尽皆斩首示众！
李牧看着眼前的北宫伯玉和李文侯，沉声说道：“不忠不义的叛贼，该死！诛杀此二人的全部家眷！传令，将二人带到南门菜市口，凌迟处死！枭首示众！首级留着，还有用！”李文侯和北宫伯玉叫骂着，被汉军像拖死狗一般，拖了出去！
李牧传令，将西都城羌人青壮尽皆处死，将羌人中高于车轮的小孩，尽皆处死！
李牧传令，大军休整两天，继续西进湟源！