土楼山既破，天柱王在东部边境苦心经营的防线瞬间便被隋军撕开了一个大口子，其部主力的侧翼完全洞开。
九月一日，黄明远在湟水边祭祀了死难的将士，然后命令大军主力向西北方向渡过长宁川水，再向西南方向的临羌城杀去。
临羌城是吐谷浑在海东地区第一大城，位于湟水与羌水（今青海省药水河）的三角地带，城东西一百六十七步，南北一百六十三步，近于正方形，夯土筑，有两丈高。此城为西汉神爵元年（前61年）后将军赵充国所筑，到了北魏时期为吐谷浑所据。
临羌城也是一座少有的险城，两侧为湟水和羌水，而西北面的戎峡（今药水峡）是其天然屏障。
不过因为天柱王将决胜战场设在了牛心川水，因此在临羌城内留守的士兵并不多。
隋军进军速度奇快，从长宁谷地直扑临羌城。城中胡虏措不及防，直接被隋军堵在城中。临羌城占地不过九十亩，面积不大，因此吐谷浑军队仰仗险城坚守不出，急切之间，隋军并不能迅速攻下。
黄明远并不担忧临羌城。在黄明远看来，临羌城就在那里，无论如何跑不了。而天柱王麾下的吐谷浑主力才是真正的打击目标，而一旦天柱王选择逃跑，再向南追上他就难了。
黄明远可不想天柱王带着数万军队逃走，因此黄明远决定分兵阻击胡虏。
黄明远乃留五千部队交给麾下大将虎贲郎将达奚暠，令其继续围困临羌城，然后自率军向天柱王部扑去。
黄明远之前率部北上之后，张寿便在营中多布旗帜，以为军广。
天柱王彻里泥不知真假，见隋军数万之众，人马俱威，因此并不敢轻易渡河，只得紧守营寨，准备打防御战。
但过了两日，彻里泥见隋军既不大规模打造战船，也不抢渡出击，只是坚守营寨，心中便有些疑惑。
若是说隋军打不过吐谷浑军彻里泥可能信，但若是说隋军见到吐谷浑军连主动出击都不敢，彻里泥是万分不信的。
这时彻里泥猜测，隋军是不是主力转移，只留下少部分军队在此迷惑自己。又过了半日，实在按捺不住的彻里泥不欲继续与隋军相持，乃决定偷偷渡河攻击，试探一下隋军的实力。
这天夜里，彻里泥命前军万人趁夜偷渡。船行了多半路程，也不见有隋军阻拦。彻里泥大喜，隋军怕是真不堪一击，连他偷渡都发现不了。
彻里泥命全军加快速度，赶紧等岸。
等到离着岸边有数步，已经到了河滩，不少人跳下船来从河滩之处抢渡。
众人心中惊喜，眼看就到了隋军营地，他们马上就要杀去。这时突然正前面山坡之上，突然从地下钻出一群人，向吐谷浑士兵射去。
这些人皆是手持弩机，不断地向胡虏发射。
因为距离不远，数击之下，胡虏便是成排成排的倒下。没有被攻击到的胡虏也是心中惊恐，慌不择路。
这时隋军营寨阻拦的墙板也纷纷倒下，对面便是一排一排的具装甲骑，还有其余的突击骑兵。
这时营寨之中一声鼓响，众人得令，纷纷向前突去。
原本壕沟之中的隋军早已分散向两边，留出中间的位置。而壕沟不过半步多，战马一跃便直接过去。
双方距离不过百余步，这点距离骑兵甚至都来不及加速。不过因为隋军大营位置较高，因此算是从上往下的俯冲攻击。
数百具装甲骑从上向下冲击，立刻便碾压出一条数十步宽度的血路。沿途的吐谷浑军队尽是被踏翻，尸体支离破碎，血肉横飞。后面的隋军骑步兵分别掩护攻击，不断地将吐谷浑的军队往河中赶。
吐谷浑人哪里见过这样可怖的军队，仿佛来自地狱的勾魂使者，收割生命如割草一般。因此吐谷浑军队纷纷崩溃，四面逃散。
河中尚有之前东来的渡船，不少人准备乘船逃回西岸。不过虽然船只不少，但这些人早就惊惧交加，混乱不堪，为了抢夺渡船，甚至相互拔刀，不少人竟然被自己人砍死。这群败兵已经没有抵抗的意志，他们把所有的精力都用在了夺船逃命之上。
河岸边的场面惨烈与不堪，鲜血染红了河水，尸体阻塞了河道，令人不忍直视。
不过虽然对同胞狠辣，但仍旧逃不脱隋军的马蹄。具装甲骑向河岸不断挤压吐谷浑士兵的生存空间，没有渡船的人纷纷跳河逃命。吐谷浑人不擅长凫水，因此落水之后，纷纷溺水。且时九月时节，河水极凉，人马落入水中，顿时手脚麻木，纷纷溺毙，因此整个河面上飘满了死尸。
这一夜激战，到了天明，河东岸已经没有活着的吐谷浑人了。
张寿虽然为人勇猛，但也极其狠辣，因此下令不留俘虏。隋军在牛心川水东岸杀红了眼，直杀得刀卷枪折，犹不罢休。
张寿又命人将胡虏的尸体在河岸一侧筑成京观，以恐吓敌军。
原来当日黄明远准备离去之时，便猜测隋军在河东岸再是虚张声势，怕是也撑不了几日。
若是被吐谷浑人发现了隋军主力动向，无论是渡河还是支援土楼山，都会影响隋军部署。胡虏畏威而恃强，因此若是知道隋军主力不足，恐怕会直接攻击隋军大营。
黄明远这才命张寿一面假装主力，一面深挖壕沟，布置埋伏。而隋军斥候也无时不盯着吐谷浑人的主力。
等到吐谷浑人准备偷渡，早被隋军发现，而黄明远留下的数百骑具装甲骑便被张寿布置在正对着胡虏的方向，建下了奇功。
这一战天柱王的主力部队折损七八千人，伤亡惨重。天柱王彻里泥本人经此一败，也是惊惧交加，被吓破了胆，再也不敢小觑隋军。
隋军得胜之后，继续稳守大营。
眼看隋军没有强渡牛心川水，天柱王松了一口气，只得下令部队紧守营寨。至于出击之事，却是再也不敢。
双方隔江对峙，而互不出击，形成了一种奇怪的战争场面，令人惊叹。