孫堅勇烈，硬是在亂軍之中，斬殺了三個西涼兵，拼命策馬趕到皇甫嵩身邊，大喊道：“大帥，我軍危矣！爲大局着想，我等還是快快率領騎兵逃跑吧！”
聞言，皇甫嵩十分爲難地說道：“步兵雖然步伐緩慢，但也是王師，義爲袍澤，老夫豈能丟棄，忍心看他們被西涼軍生俘？”
孫堅心想，這些步兵又飢又渴，對西涼軍聞風喪膽，恐怕他們對生俘還求之不得呢。孫堅扭頭看看西涼鐵騎，盟軍已經讓盟軍追着打了，都不敢反擊。衆多的西涼兵甚至還在向他們倆的方向合圍過來。孫堅大急，說道：“大帥，現在再不走，可就走不了了！步兵太慢，會拖累我們的！我們只能率領騎兵先跑！”
皇甫嵩長嘆一聲，雙眼流淚，說道：“唉！事到如今，也別無選擇了，那就依你吧！”
於是，孫堅等大將紛紛聚攏騎兵起來，而不管那孱弱三萬步兵。馬岱按照賈詡之前的分析，先引軍殺向最容易逃跑的騎兵，而沒有攻擊步兵。盟軍的步兵也都四散奔逃，不敢攻擊西涼軍。皇甫嵩、孫堅等將帥費了九牛二虎之力，才終於從西涼軍的包圍下聚攏到驚慌失措的幾萬騎兵，還有衆多騎兵深陷在西涼軍的包圍之中，如深陷泥潭之中，不可自拔。皇甫嵩看大勢已去，盟軍這是積重難返，於是也果斷地率領這些幸運的騎兵擺脫了西涼軍的糾纏，向東逃去。張遼曾經囑咐過馬岱，窮寇莫追，哀兵不迫。見盟軍只有很少的騎兵逃跑，對奠定勝局也沒多大影響，又出於珍惜士卒的考慮，所以馬岱也就沒有追擊，而是回過身來，朝還深陷在西涼鐵騎的包圍中的盟軍的騎兵，和四處逃竄的步兵大喊道：“你等都聽着！皇甫嵩已經率部離你等而去，若是再不投降，一律斬殺！”
殘餘的盟軍士兵，不論是官軍，還是鮮卑軍，亦或是烏丸軍，一聽還有機會投降而活下來，紛紛開開心心地把武器給扔了，也不再逃跑，乖乖地下了馬，伸出手，讓西涼兵用繩索把雙手反綁在背後去。馬岱一清點降兵，大約還有騎兵兩萬四千人，步兵兩萬八千人，盟軍戰死了的有騎兵三千多人，步兵兩千多人。而馬岱的西涼鐵騎，只付出了幾百人的傷亡。馬岱朝東望去，只見東邊的地平線上，騰起一股濃濃的煙塵，那正是盟軍正在逃跑，捲起的滿天塵土。經過這一次伏擊，盟軍還能跟着皇甫嵩逃回長安的，不過兩萬四千人。其中，官軍的騎兵一萬兩千人，鮮卑軍八千人，烏丸軍四千人。
誰會知道自作主張的伏擊戰，收到了如此重大的功效，這讓馬岱十分高興。於是連忙押解着這五萬二千降兵，回到陳倉城去。這時，天已經放亮了。西涼軍的各路人馬，也都陸續返回了西涼軍大營。高順率領陷陣營從街亭城中返回；張遼、徐榮和閻行押解着盟軍的一百二十萬石軍糧返回；黃忠和魏延也押着十二萬郡國兵返回；最晚回來的是馬岱部。
當四路人馬盡皆返回，每路人馬都取得了大勝，劉範興奮不已。果真如盧植之前安慰他的那樣，他果真如同漢高祖畢其功於一役，一舉把如同項羽的皇甫嵩打得大敗。這一夜的大戰，因爲都是圍繞在陳倉城的三個方向，又經歷了三個月的相持不下，兩軍對壘，所以也稱爲“陳倉會戰。”陳倉會戰的勝利，讓劉範一舉扭轉了戰局，改變了缺乏軍糧的窘境，重創盟軍。僅僅投降和俘虜的盟軍，加上文聘在地道中俘虜的，還有之前在街亭城俘虜的，就有二十三萬人之多。除開被盟軍的俘虜和皇甫嵩帶走的兩萬四千騎兵，盟軍共戰死了大約三十三萬人馬之多。而劉範經過這三個月來大戰，加上東線戰場和西線戰場，原本有二十四萬五千的西涼軍步騎共損失了四萬一千人馬，還剩下鐵騎十二萬九千，步卒七萬五千。以如此小的代價，取得如此大的勝果，實屬罕見。
加上田豐平定西線，陳倉會戰之後，劉範東西兩線的軍事威脅瞬間消弭，十軍會攻，已經失敗了一大半了。實際上，西涼軍已經贏得全勝，因爲所有的敵對勢力都已經失敗，不是被殲滅主力，就是被奪取廣闊的疆域。西涼軍士氣高漲，消息傳回涼州、昆州和天州後，也是引起三州百姓的歡聲雷動，奔走相告，景象比過節還要熱鬧。劉範從來沒有取得如此大的勝利，他知道，陳倉會戰的勝利，源自於郭嘉的奇謀妙計，運籌帷幄。但郭嘉的年紀輕輕，還是讓軍中衆多老人頗爲不服。爲立威，劉範就率領全軍到了糧倉之中，親自捅破了一個裝滿沙子的袋子，然後又將郭嘉的計策告知給全軍將士。這一下，全軍將士自上而下，再也沒有人敢輕視郭嘉。郭嘉的聲望，一下子水漲船高，竟然和賈詡的聲望不相上下。
消息傳到了長安以及關東，郭嘉又引得皇甫嵩捶胸頓足，咬牙切齒，使朝廷君臣驚恐萬狀，不知所措。一時間，朝廷把郭嘉視爲第二個賈詡，第二個田豐，認爲劉範有了郭嘉，再加上本來就有的田豐和賈詡二人，已經是不可限量了。郭嘉的名聲也被傳回到西州，西州百姓也都開始深深地記得這個以後還會被多次提起的名字。無論是在關東，還是在關西，郭嘉的名聲都是揚於四海，聲震九天。劉範於是就在封賞了衆將之後，名正言順地提拔郭嘉爲西州以及西涼軍的中軍師。原本劉範在統領徵北軍時，只在軍中立了兩個軍師祭酒，賈詡左軍師祭酒，田豐右軍師祭酒。以前後左右中命名官職，這是東漢至兩晉南北朝的傳統。比如，劉備被漢獻帝冊封爲左將軍，袁術自號爲後將軍，後來曹魏還有中護軍。