张卫无奈之下，只好硬着头皮挺枪出马，与裴行俨交战，战不三合，步了昌奇的后尘，裴行俨、高顺二人顺势率领大军掩杀，汉中军大败。二万人马大部分放下兵器投降，只有数百人逃回南郑。
谁知道这数百人当中混入有数名精明强干的隶属与宋军情报司的情报人员，这些内穿软甲，外穿汉中军士号衣，扮作张鲁的汉中军，混在败军中，进了南郑城。”
原来宋军情报司早已探知张鲁手下，有一谋士杨松。其人极贪贿赂。所以情报司的情报人员准备暗中以金帛送之，让杨松作为内应，好尽快地攻下南郑，减少宋军将士的伤亡。
李靖知裴行俨击败了张鲁军的拦截，立即进兵，直抵南郑城下安营扎寨。
此时情报司的情报员已混入城中，径直到杨松府下求见杨松，并向杨松言道：“我大宋皇帝陛下久闻杨公盛德，特派我送来些许薄礼。并有密信呈上。”
杨松闻言大喜过望，眼看张鲁已成冢中枯骨，大宋气势已成，凡是聪明一点的人都知道，大宋早晚必一统天下，别说又给自己送来了重礼，就是一点儿不送，杨松也会想法设法的攀上大宋的这颗大树。杨松双手接过密信，对来人道：“还请，上禀皇帝陛下，但请放心。臣杨松，我自有良策。”于是又赠送些礼物给来人，让他先回，等候自己的好消息。
次日，李靖率领大军在南郑的三面竖立云梯，摆开投石机，攻打南郑城。一时间，天空中石弹横飞，漫天的石弹从宋军的投石机飞了过来。
“咚咚咚”砸的城墙碎砖乱飞，有的石弹直接砸中守城的士兵，顿时脑浆崩裂，沾着血肉的石弹，弹跳着落下城墙，落到城里，砸塌了一座座离城墙不远的房屋。
这时一颗石弹落在张鲁的身旁，把铺着石块的地面砸出一个大坑，碎裂的碎石四处飞溅，有几块碎石溅到张鲁的身上，张鲁痛的呲牙咧嘴。城头上的汉中军士兵一个个吓得抱头鼠窜，到处躲避飞来的石弹，仍然不时有士兵被砸中。张鲁的手下慌忙护着张鲁下了城楼，躲进城门洞内。
宋军的投石机，发射速度非常快，一波又一波，城墙上的士兵伤亡惨重，这些石弹还四处乱跳，好些士兵砸断腿，在城墙上抱着腿哀嚎，没有一个人敢上前救人，张鲁一见只好下令让士兵撤下城墙，躲到城墙根儿下，这里也是目前城中唯一安全的地方。
还有许多石弹直接落到城中，砸中南郑城内靠近城墙的房屋，这些房屋成片地倒塌，城中的居民哭喊看，拖家带口地，向南郑城的中心城区逃去，但也有相当一部分居民被永远地埋在倒塌的房屋里，再也没有出来，战争就是如此残酷，根本没有道理可言。
东、西、北三座城门，宋军的一千余架投石机把硕大的石块一颗颗投射的南郑城内，连绵不绝，南郑城内是一片混乱。
张鲁见形势危急，忙回到府中，召集众人商议对策。阎圃上前一步道：“主公，不如我们放火尽烧仓廪府库，出南门，去守巴中。”
杨松一听顿时急了，忙出班道：“主公，宋军势大，已不可挡，不如开门投降。”
张鲁犹豫不定。阎圃又道：“主公，我们只要烧了府库仓廪便行。”
张鲁思索半晌道：“我们如今在不得已之下，出城而走，仓廪府库，乃国家所有，不可轻易毁之。”于是张鲁下令封锁府库仓廪。当天夜间二更，张鲁领着全家老小，打开南门杀出。
李靖让人先不要追赶张鲁，而是率领大军进入南郑，到了城中见张鲁封闭库藏，而没有毁其一丝一毫，心中甚是震动。
第二天，李靖提大军向巴中进发。很快大军抵达巴中，张鲁派阎圃领兵出战，与裴行俨交锋，不到三个回合，便被裴行俨一槊刺死于马下。
败军逃回巴中报与张鲁，张鲁欲坚守城池不出。
杨松道：“今日若是闭门避战，我们等于是坐而待毙。我杨松替主公守城，主公您当亲自领兵与宋军决一死战。”
张鲁于是便领兵出城。双方摆开阵势，还未及交锋，张鲁的后军便四散而逃。张鲁急退，背后宋军随后赶来。张鲁来到城下，杨松紧闭城门不开。张鲁无路可走，李靖率军从后追至，大叫：“张鲁，此时不降，更待何时！”
走头无路的张鲁，于是只好下马投降。李靖大喜，亲自上前扶起张鲁，并八百里加急向大宋皇帝宋师道禀报，张鲁封存府库仓廪，没有让府库仓廪的物资受到一点损失，请皇帝陛下优礼相待。
身在洛阳的宋师道接到军机大臣李靖，八百里加急的捷报大喜，对李靖信中所请，一一应允，于是我们的大宋皇帝宋师道挥毫泼墨，亲自手书了一封诏书，盖上大印。
加封张鲁为镇南将军。张鲁的一干手下一一封赏。于是汉中在很短的时间平定下。宋师道传令各郡按照大宋的体制分设太守，军事主官等等，并调派大量的人员入汉中充实各级官吏，大赏士卒。
只有杨松卖主求荣，命令李靖把他斩之于市曹示众。后人有诗叹曰：
妨贤卖主逞奇功，积得金银总是空。
家未荣华身受戮，令人千载笑杨松！”
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