不想马超早已探知备细，便带亲随数人，仗剑先行，令庞德、马岱为后应。马超潜步入韩遂帐中，只见五将与韩遂密语，只听得杨秋口中说道：“事不宜迟，可速行之！”超大怒，挥剑直入，大喝道：“群贼焉敢谋害我！”众皆大惊。超一剑望韩遂面门剁去，遂慌以手迎之，左手早被砍落。五将挥刀齐出。超纵步出帐外，五将围绕混杀。超独挥宝剑，力敌五将。剑光明处，鲜血溅飞：砍翻马玩，剁倒梁兴，三将各自逃生。马超复入帐中来杀韩遂时，已被左右救去。帐后一把火起，各寨兵皆动。马超连忙上马，庞德、马岱亦至，互相混战。

曹操便知道两人已经离心，于是派轻骑兵来挑战，又派虎豹骑夹击联军，联军大败。恰好于禁从马超背后赶来。于禁开弓射马超。马超听得背后弦响，急闪过，却射中前面李堪，落马而死。马超回马来杀于禁，于禁拍马走了。超回桥上住扎。操兵前后大至，虎卫军当先，乱箭夹射马超。超以枪拨之，矢皆纷纷落地。超令从骑往来突杀。争奈曹兵围裹坚厚，不能冲出。超于桥上大喝一声，杀入河北，从骑皆被截断。超独在阵中冲突，却被暗弩射倒坐下马，马超堕于地上，操军逼合。正在危急，忽西北角上一彪军杀来，乃庞德、马岱也。二人救了马超，将军中战马与马超骑了，翻身杀条血路，望西北而走。曹操闻马超走脱，传令诸将：“无分晓夜，务要赶到马儿。如得首级者，千金赏，万户侯；生获者封大将军。”众将得令，各要争功，迤逦追袭。马超顾不得人马困乏，只顾奔走。从骑渐渐皆散。步兵走不上者，多被擒去。止剩得三十余骑，与庞德、马岱望陇西临洮而去。成宜早前随马超等人夜袭曹操营寨，率三十骑往前哨探，侵入中军，被伏兵包围，为夏侯渊所杀。

梁兴随韩遂败走凉州，杨秋守安定程银、侯选南入汉中投靠张鲁。渭南之战到此结束。在这场惊天动地的大决战中，关中诸将的武装力量基本损失殆尽，从此结束了关中军阀割据的局面，关中各郡进入了朝廷直接掌控的范围。十月曹操从长安出兵北征杨秋，包围安定，杨秋投降。曹操保留杨秋的爵位，让他留在安定安抚部下。曹操在此战将关中数个拥兵自重的军团打败，令他们不能结合反抗，大大削弱了他们的势力。钟繇因此战期间粮草供给有功，被封为前军师。

公元212年（建安十七年），曹操派徐晃与夏侯渊平定隃麋、汧诸氐，在安定会师。曹操还邺后，又派徐晃与夏侯渊平鄜（今陕西省延安地区）、夏阳余贼，斩杀梁兴，降三千余户。