出退却之心，窦宪见此，亦不免忧心忡忡。耿秉见状，急忙向窦宪进言，暂时命令大军停止进军。耿秉考虑到，汉军行了这么久，应该就快和北匈奴大军交锋了，如果此时联军任意一部遇上北匈奴，都难以保证必胜。即使是胜利，也只会“杀敌一千，自损八百”，因此，当务之急，只有将大军合为一部，才能够在遇上匈奴大军之时，保证自己军队战力的绝对优势。
窦宪闻言，感到很有道理，于是令属下向大军各部传递将令，让他们急忙向中军收缩，会师一处。与此同时，窦宪还派出副校尉阎盘、司马耿夔、耿谭率左谷蠡王师子和右呼衍王须訾等一万精骑为先锋，以策应主力大军的安全。不久，几路大军在涿邪山（今蒙古西部、阿尔泰山东脉）会师。
当大军进至稽落山地区时，与北单于统率的主力部队相遇，连日来，汉军一直不见北匈奴大军的影子，乍见之下，大喜过望，主将一声令下，大军如过山蚂蚁一般，潮水般地向北匈奴奔去。反观北匈奴的大军，连日来都在躲避汉军，心中在就留下了害怕的阴影，双方部队激战之下，汉军大败北匈奴军。北匈奴军溃散，单于趁乱遁走。杀得眼红的汉军一直追至私渠比鞮海（今蒙古邦察干湖），斩杀匈奴单于以下一万三千人，获马牛羊等百万多头。温犊须、温吾等八十一部归降，前后共有二十多万人。窦宪、耿秉等将领登上燕然山（今蒙古杭爱山），中护军班固为其刻石作铭，记述其丰功伟业，流芳百世。此刻，北匈奴已经元气大伤，难以翻起什么大浪，于是窦宪派出了吴汛、梁讽携带金帛去招降北单于。招降途中，吴、梁二人又收降一万多人。追上北单于后，吴汛向他宣明汉朝的威德，并赐以金帛。单于于是决定仿效呼韩邪单于，做汉的藩属，保国安民。于是，在单于的带领下，北匈奴残部便随吴汛等率众东返。
《后汉书》记载：“九月庚申，以车骑将军窦宪为大将军，以中郎将刘尚为车骑将军。”
窦宪得到了巨额的封赏，在自己的官署之内大兴土木，雕梁玉柱，穷奢极欲，朝廷众人敢怒不敢言。为了进一步巩固窦氏家族的统治，永元二年（公元90年）夏五月庚戌日，在窦宪和窦皇后的授意之下，分泰山为济北国，分乐成、涿郡、勃海的部分为河间国。丙辰日，封皇弟刘寿为济北王，皇弟刘开为河间王，皇弟刘淑为城阳王，继封已故的淮阳王刘昞的儿子刘侧为淮阳王。并命他们即刻就封，以削弱京师之中窦氏家族独揽大权的阻力。
匈奴南北二部都已经臣服，按理说，窦宪和窦太后现在应该坐享其成
…。。