大非川苦战到第十七天，也终于迎来了唐军的后援；由鄯州都督、陇右行军总管李瑾行，亲自率领的八万大军，号称十五万之众；以遮天蔽日的旗鼓越过西海，抵达大非川附近的大河坝。
以河源军副使黑齿常之，中军兵马使契苾明，为首的先头部队；在渡河之战时以虚实之道相互配合，声东击西的击溃了，前来拦截的吐蕃大将跋地设。因此大非川的吐蕃本阵震动，开始脱离接触
这个时代的吐蕃军队畜马极多，而且披甲率甚高。以就地取材的鞣置皮甲居多，搭配部分西域、天竺传入锁子甲；得益于天竺所获的铁矿和锻造技艺，长矛锋利而刀剑精良，但弓箭相对短小无力；
因此，吐蕃人以部落为单位，往往青壮在前厮杀，老弱在后方输运粮秣。迎敌以大量畜马骑乘行军，到了战场就下马阵列而战；非前排尽死后排方进，只要战场上的阵列既成，就少有背向逃亡者；
再加上熟悉地理之故，吐蕃军在战场上聚散甚快；就算在正面交战被击溃了，也很容易借着地形逃脱追击。而当吐蕃人开始脱离战场的时候，同样也借助畜马代步，让唐军难以追击或是扩大战果。
毕竟，你让一群勉强适应高原环境的唐军士兵，经历了一番苦战/血战之后，还要与熟悉高原地理的土著，玩追亡逐北的赛跑和捉迷藏；实在是太过勉为其难了。因此大非川之战下半场打成了烂战。
按照当时在场的军中记事描述，偌大的大非川内外，漫山遍野都是相互追逐纠缠的唐、蕃将士；遗弃的车马旗帜、甲仗尸体绵延了数十里里；而在此期间，唐军甚至又吃了一次，不折不扣的败战。
那是散布在山外草原上，大大小小的泉眼和水洼；大的有丈余，小的有一两尺。吐蕃的马匹走到泉口的时候，自己就停住了，连脚都不会湿。在相互纠缠的追击中，吐蕃人会故意将唐军引到此处，
因为唐马不熟悉地形，收势不住就冲进草地下的泉眼、水洼，纷纷倾覆导致失败。因此，这里也是数年前冒进的郭待封部，全军覆灭的旧战场。折回的吐蕃军队，甚至因此反包围陷入其中的唐骑。
最后导致战局的天平，再度发生微妙逆转的，居然是后续赶到战场的吐谷浑人。作为原本战场上最无关紧要的因素，在战前因为太子李弘的随口提议；从投唐的吐谷浑王族慕容旧部中选拔的藩骑。
虽然只有装备简陋的两三千骑，却轻车熟路的绕过了这片，隐藏在草原之下的陷阱地带；由吐谷浑王室子弟慕容未明带领下，满怀仇恨冲向树立着