谈判进行得十分顺利，大唐政府付出一定的代价后，换取和平。
两天后，即八月三十日，大唐皇帝李世民与颉利可汗在长安城西郊的渭水桥上，签署了和平协议，双方杀白马立盟，之后，颉利可汗心满意足地率突厥骑兵返回。一场大战偃旗息鼓。
李世民以惊人的勇气与高超的外交手腕，不战而退突厥强兵。这也是北突厥对大唐帝国所发动的最后一次大规模入侵，之后，他们再也没有机会、也没有实力向大唐帝国挑战了。大唐帝国将以令人吃惊的速度崛起，而北突厥汗国也将以令人吃惊的速度衰落。此长彼消，很快两国的实力将发生根本性的转变。
对大唐帝国的皇帝而言，渭水之盟也是一种耻辱，因为毕竟以金银财宝做出让步，所以后来李靖平突厥之后，唐太宗曾称赞道“足澡渭水之耻”。耻并不丢人，丢人的是耻了之后，不知道奋进，“知耻近乎勇”，此言是矣。
在突厥人退兵之后，颉利可汗以三千匹马、一万只羊作为礼物回赠李世民，这个举措意味着突厥人不敢像以往那样轻视大唐帝国，突厥政府也调整了对唐的外交策略。对于颉利可汗的赠礼，李世民一概不收，只向突厥人提出一个条件：要求颉利可汗将掳掠的百姓归还中国。
一批批在战争中被突厥骑兵掠到北方充当奴隶的中国人，在受尽折磨之后，终于返回自己的家园。除了百姓之外，归国的还有战俘，其中包括在前一年太谷会战中，被突厥人俘虏的温彦博。温彦博在被捕之后，面对突厥人的利诱威逼，坚贞不屈，宁死不泄露唐军的机密，可谓铁骨铮铮，他的勇气与节操赢得李世民的尊重，后来他成为贞观时代名臣之一。
与以往的和平协议不同，这次与突厥的议和，达到了预期的效果，在之后数年内，突厥人罕有侵犯。这既与大唐的崛起有关，也与李世民的雄才大略有很大关系，特别是李世民在渭水河畔的表现，对突厥人来说，是一种威慑。
军事较量的背后，是一个国家综合实力的较量。
与突厥的议和，使频繁的战争终于告一段落。先进的中原文明在战乱平息之后，体现出其惊人的生命力，大唐帝国的国力得以迅速恢复并超越突厥汗国。
