兵看守。
冯奉世听了报告，心里有了主意。他对众将说：“羌人兵力比咱们多，硬拼肯定不行。咱们先派小股兵力袭扰他们的粮道，让他们断粮，军心大乱；再请求朝廷增兵，等援兵到了，再分兵进攻，定能一举击溃羌人。”随后，他一边派张安率领两千骑兵，去袭扰羌人的粮道，一边向长安上书，请求元帝再派三万援兵。
张安领命后，带着骑兵日夜兼程，赶到洮河上游的山谷。当时看守粮道的羌人正在喝酒，没料到汉军会来，张安率军突然杀出，羌人措手不及，死伤惨重，粮车也被烧了大半。消息传到羌人主营，羌人首领大怒，可又不知道汉军来了多少人，不敢轻易分兵去护粮道，只能下令减少士兵的口粮，这一下，羌人士兵的士气顿时低落下来。
过了一个多月，元帝派的三万援兵到了。冯奉世见兵力足够了，当即下令分兵三路：一路由张安率领，从正面进攻羌人的主营，只许败、不许胜，引诱羌人追击；一路由副将李信率领，绕到羌人的后方，切断他们的退路；自己则率领中军，埋伏在羌人主营附近的山谷里，等羌人追击张安时，从侧面杀出，断他们的后路。
开战那天，陇西的天空飘着细雨，寒风刺骨。张安率领兵马，敲着鼓，喊着口号，向羌人的主营发起进攻。羌人见汉军来攻，又想起之前粮道被袭的仇，个个红了眼，纷纷冲出营寨，追击张安。张安假装不敌，领着兵马往山谷方向撤退。羌人不知是计，紧紧跟在后面，一直追到山谷里。
就在这时，冯奉世一声令下：“放箭！”山谷两侧的汉军士兵早已张弓搭箭，箭如雨下，羌人顿时倒下一片。羌人首领这才知道中了埋伏，想下令撤退，可已经晚了——李信率领的兵马已经绕到了山谷口，挡住了他们的退路。冯奉世亲自率领中军杀了出来，大喊：“降者免死！顽抗者杀无赦！”
羌人士兵本就没了粮草，又中了埋伏，哪里还有心思抵抗？有的扔下兵器投降，有的四散奔逃，还有的被汉军斩杀。羌人首领见大势已去，想拔剑自刎，却被冯奉世的亲兵生擒。这一战，汉军斩杀羌人首级数千，俘虏了羌人首领和部落贵族数十人，其余羌人要么投降，要么逃入深山。
平定羌乱后，冯奉世没有对投降的羌人赶尽杀绝，而是采取了“安抚”之策：他下令释放投降的羌人百姓，给他们分了土地和种子，让他们回家种地；又召集羌人的部落首领，对他们说：“大汉与羌人，本是邻居，应该和睦相处。之前是汉朝的官员有错，不该欺压你们，我已经奏请陛下，罢免了那些贪官污吏。今后，只要你们不再叛乱，大汉就会保护你们，还会给你们提供帮助。”羌人首领们见冯奉世说话算话，又得了实惠，纷纷跪倒在地，发誓“永不再叛”。
随后，冯奉世又下令修复被羌人破坏的县城，重建官府和百姓的房屋，还派士兵护送逃难的百姓回家。陇西的百姓见家园恢复了，都对冯奉世感激涕零，有的还送来了酒肉、粮食，冯奉世却一一谢绝，说：“我是大汉的将军，保护百姓是我的本分，这些东西，你们留着自己用吧。”
冯奉世平定陇西羌乱后，带着俘虏的羌人首领和缴获的兵器，回到了长安。汉元帝握着冯奉世的手，感慨地说：“冯将军，你辛苦了！若不是你，陇西的百姓还在受苦，大汉的边疆也不得安宁啊！”随后，元帝下旨：晋封冯奉为“关内侯”（此前虽有食邑，此次为加赏），增加食邑两千户，还赏了他一座府邸。满朝文武也纷纷向冯奉世道贺，称赞他“老当益壮，是大汉的柱石”。
可冯奉世却没有因此骄傲自满。他回到府中，第一件事就是上书元帝，说：“陇西之乱，虽已平定，可边疆的隐患还在。臣恳请陛下，在陇西增设屯兵，派清廉的官员治理地方，再与羌人建立互市，让他们能通过买卖获得所需之物，这样才能长久稳定边疆。”元帝见冯奉世想