《旧唐书》记载：仁贵遂率先行，至河口遇贼，击破之，斩获略尽，收其牛羊万余头，回至乌海城，以待后援。
袭击河口之后，他携带着缴获的大量物资退至乌海城，第三点就是唐军乌海城准备接下来与钦陵主力的战事。薛仁贵的布置重点还是在于乌海，这里是重要的交通枢纽，钦陵军队要想回国，必须会经过这里。
薛仁贵没有想到，自己的布置居然全部失败了，《旧唐书》记载：待封遂不从仁贵之命，领辎重继进。比至乌海，吐蕃二十余万悉众来救，邀击，待封败走趋山，军粮及辎重并为贼所掠。仁贵遂退军屯于大非川。吐蕃又益众四十余万来拒战，官军大败，仁贵遂与吐蕃大将论钦陵约和。
这场战役远比书面上所写还要惨烈，在《资治通鉴》中写道：仁贵、待封与阿史那道真并脱身免，与钦陵约和而还。敕大司宪乐彦玮即军中按其败状，械送京师，三人皆免死除名。
司马光还是相对客观的，因为这场战役后薛仁贵等三名主将全部被贬为平民。这几个人有资历有背景，通常唐朝在战争中很少会这样处置大将，薛仁贵也没有违背什么军法，却也落得一个仅比死强一点的处罚，可见大非川之战唐军败得有多惨。
