武元衡商议达成一致后，派出使者向尚思罗传达唐军的和谈条件：1、吐蕃军释放所有汉人俘虏；2、退还所有占领的大唐领土；3、不得攻击归义军。
尚思罗觉得，既然是和谈肯定是要有所让步，不然根本无法抽身。第1条，自己可以接受，也不愿带着这些俘虏去打论恐勒。第3条也可以接受，可以先打论恐勒，内部稳了，再打归义军。第2条，难以做到，退还所有领土，这些年吐蕃就等于白干了，自己会成为罪人。但是如果一点不退，似乎也难以过关，唐军肯定不答应。
思来想去，尚思罗再次派出使者，向唐军回复自己的意见：同意释放俘虏，不打归义军，但是只退出兰州以东的地盘，保留兰州、河州、凉州等重要据点。
李纯和武元衡商议后认为，原来也就没想过让对方接受全部条件，尚思罗回军也是打论恐勒，让他们打去，唐军占据明显优势，不怕他能搞出什么花来，于是同意尚思罗的条件。
尚思罗下令，放弃前线的几个城池和俘虏，吐蕃全军收缩到兰州、凉州、河州一带，聚集了约十万军队，准备西进讨伐论恐勒。
七月份，唐军兵不血刃，收复了会州、渭州、成州等地，解救了大批汉人俘虏。很多汉人在吐蕃的长期压迫下，生存艰难，终于盼来解放，无不欢欣雀跃，载歌载舞欢迎唐军的到来。
按照李纯和武元衡的设想，尚思罗回师后，兵力占据优势，极有可能打败论恐勒，然后再掉头跟唐军对战，唐军可以再消灭已经削弱的尚思罗，但是结果却出乎意料。
尚思罗纠集十万大军讨伐论恐勒，又召集当地的苏毗族人助战，企图以优势兵力消灭论恐勒。没想到弄巧成拙，论恐勒就是当地人，借机诈称自己就是苏毗王族后裔，号召苏毗族人帮助自己攻打尚思罗。
苏毗族被吐蕃人压迫，自然对尚思罗没有好感，于是很多苏毗族的军队倒戈投向论恐勒。
论恐勒联合苏毗族军队在廓州以东，与尚思罗的军队大战，论恐勒发挥地利人和的优势，一举击败尚思罗，尚思罗带领2万残兵狼狈逃回兰州。论恐勒乘机自封吐蕃大相，要求各地的吐蕃军都要听从其号令。
李纯自然不会再给尚思罗重整旗鼓的机会，命令唐军、归义军全力攻打兰州、河州、凉州三地。由于吐蕃军已经被大幅削弱，不到十天的时间，三城皆回归到唐军的旗下。尚思罗连续惨败，异常羞愤，自杀而亡。
李纯和武元衡本想在兰州休整一下，然后乘胜攻打廓