怛羅斯河畔前哨戰的慘敗，如同一聲炸雷，徹底擊碎了蒙古-突厥聯軍速勝的幻想，也極大地動搖了花剌子模將領帖木兒·滅裡及其麾下的鬥志。
見識了宋軍“神機鐵騎營”那如同跗骨之蛆般跟隨騎兵、並能瞬間爆發出毀滅性火力的可怕戰法後，帖木兒連夜拔營，甚至沒有通知鐵木真，便率領本部花剌子模騎兵倉皇西撤，退回錫爾河以西，聲稱需要“整頓兵馬，以備再戰”，實則再無東顧之意。
鐵木真聞訊，勃然大怒，卻又無可奈何。
速不臺部新敗，士氣受挫，折損頗重。
花剌子模人臨陣退縮，不僅削弱了聯軍力量，更在軍中散播了恐慌情緒。
宋軍背靠堅固營壘，火炮森嚴，新式騎炮兵鋒芒畢露，此刻強攻，無異於以血肉之軀撞擊銅牆鐵壁。
更重要的是，楊再興所部如同一根楔子，牢牢釘在費爾干納，不僅截斷了西遼殘部最後的富源，更直接威脅到他側翼，甚至可能威脅到他與蒙古高原本部的聯絡。
“楊再興岳雲” 鐵木真在汗帳中反覆踱步，眼中閃爍著不甘與屈辱的火焰，但更多的是冰冷的理智。
“此路宋軍，已成氣候，急切難下。花剌子模人靠不住，西遼餘孽更不堪用。此地不可久留。”
這位草原雄主展現出了他果決的另一面。在意識到短時間內無法在怛羅斯擊破楊再興，且後路可能受到威脅後，他做出了一個艱難但明智的決定： 戰略收縮，避敵鋒芒。
“傳令各部，收集糧草，救治傷員，分批北撤。木華黎，你率本部精銳斷後，多布疑兵，遲滯宋軍。全軍退回七河地區，沿也兒的石河佈防，與伊犁宋軍對峙，保持我軍側翼安全。同時，派人聯絡乃蠻、克烈舊地及更東方的部落，收攏部眾，休養生息，以待時機。”
鐵木真的聲音低沉而堅定。他明白，與擁有恐怖火力和嚴密組織的宋軍正面硬撼，代價太大。他需要時間，需要消化新徵服的部落，需要尋找宋軍的弱點，需要等待或許，等待宋軍自己出現失誤，或者中原生變。
蒙古主力開始有組織地北撤。他們焚燬了帶不走的輜重，填沒了部分水井，試圖給追擊的宋軍制造麻煩。木華黎的斷後部隊，則以小股騎兵不斷襲擾宋軍營壘，製造大軍仍在的假象。
楊再興很快察覺了聯軍的異動。斥候回報，蒙古大營規模在縮小，夜間篝火減少，西方花剌子模人已不見蹤影。
“鐵木真想跑？”
楊再興冷哼一聲，“想來就來，想走就走，當我大宋西征軍是擺設麼？傳令韓常，率神機鐵騎營並遊奕軍精騎一萬，銜尾追擊，咬住其斷後之敵，務必使其不得安寧！背嵬軍主力，隨後跟進，保持距離，穩步推進，收復怛羅斯城，並伺機向北壓迫！”
楊再興的目的並非盲目追擊，與蒙古主力在草原上決戰，而是擴大戰果，鞏固費爾干納，並趁勢掃清錫爾河以東、天山以西的殘餘敵對勢力，將實際控制線向北、向西大大推進，同時震懾河中諸國。
韓常得令，率領以神機鐵騎營為先鋒的快速部隊，對木華黎的斷後部隊發起了凌厲的追擊。
依靠騎炮兵的速度和火力，宋軍多次追上並擊潰了蒙古的斷後小隊，焚燬其來不及帶走的物資，給予北撤的蒙古軍持續的打擊和壓力，迫使其無法從容撤退、擄掠。
木華黎雖然用兵老到，不斷設伏、反突擊，但在宋軍騎炮兵“遠則炮轟，近則騎衝”的新戰術面前，往往吃虧，只能利用騎兵的機動優勢，且戰且退，損失不小。
蒙古主力北撤，花剌子模軍西遁，留在費爾幹納盆地以及錫爾河以東的少量西遼殘部、以及一些搖擺不定的突厥城邦、部落，頓時陷入了絕境。
楊再興抓住時機，兵分多路：
一路由韓常繼續向北追擊、驅趕蒙古軍，擴大安全區域。
一路由副將率領，輕鬆收復了已成驚弓之鳥的怛羅斯城，並分兵駐守周邊要隘。
楊再興自率主力，挾大勝之威，沿錫爾河向南掃蕩。沿途各城，如白水城、塔什干等，聞風喪膽。抵抗者寥寥無幾，多數城主、部族首領在宋軍兵臨城下時，便開城出降，獻上戶籍圖冊，表示願歸附大宋。
楊再興嚴格執行岳雲“剿撫並用”的方略。 對於主動歸附者，予以優待，承認其部分權力，但要求其接受大宋冊封、派駐官員、提供糧草勞役、並允許宋軍駐防關鍵地點。
對於少數冥頑不靈、試圖據城抵抗的西遼死硬分子，則堅決以武力拔除，但破城後嚴禁擄掠，只誅首惡，迅速安民，展示大宋王師的“仁義”與威嚴。
至七月初，宋軍兵不血刃，進抵錫爾河中游重鎮、絲綢之路上的繁華古城——撒馬爾罕城下。
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