队伍经过艰苦跋涉，翻越了大山，来到了山南，又走了一个多时辰，前方出现了一条山谷。这条山谷大约几十里长，两旁的山峰高矮不一，有些地段山坡稍缓，有些地段则山势险峻，路旁的悬崖峭壁如鬼斧神工一般，故名鬼壁谷。

军队进入山谷后，盛彦师选中了一个地方，此处有一条溪流从山谷中穿过，溪水虽然不深，但很宽阔，溪水两旁长满了芦苇。盛彦师让弓弩手埋伏在两旁的高地上，刀盾手躲藏在芦苇丛中。他对士兵们说：“等叛贼过了一半，大家一齐发动攻击。”

军队在山谷中守候了一夜，次日午后，出派的斥候回来禀报，说发现了叛军。大约一炷香后，只见几千叛军大摇大摆地开了过来。李密和孤独春燕骑马走在队伍中间，两人东张西望，欣赏着山谷两侧的风景，根本没料到他们即将大难临头。

盛彦师等叛军的队伍涉水过了一半，下令开始进攻。于是，两旁高地上的弓弩手万箭齐发，叛军士兵纷纷中箭倒地。躲藏在苇芦丛中的刀盾手冲杀了出来，将叛军的队伍截成两段，叛军前后不能互相支援，陷入了苦战，许多士兵战死。李密和王伯当被杀，孤独春燕也被乱兵所奸杀。

当初，李密手下右武侯大将军徐世积占据了原属李密的地盘，没有归附任何人。魏徵乘驿站的传车来到黎阳，拜见徐世积，对他阐明利害，劝他投降大唐。徐世积同意了，决定派长史郭孝恪去长安。他对郭孝恪说：“这里的百姓和土地，都是魏公的，我如果上表献百姓土地，是利用主人的失败，当作自己的功劳求得富贵，我实在以此为耻。现在应当登记郡县的户口、士兵及马匹的数目，上报魏公，由他自己献上。”徐世积派遣郭孝恪到长安后，又运粮食供给淮安王李神通。

李渊听说徐世积的使者到了长安，却没有奉表，只有书信给李密，感到非常奇怪，便召见郭孝恪，郭孝恪陈述了徐世积的意见。李渊感叹道：“徐世积不违背道德，不希求功劳，真是个好臣子啊！”于是赐徐世积姓李，任命郭孝恪为宋州刺史，让他和李世积一起统管虎牢关以东地区，他们打下的州县，可以自行任命官员。

李密被杀后，李渊派使节把李密的首级拿给李世积看，并向他通报了李密反叛的情况。李世积将李密的首级供奉在祭台上，朝北伏地行礼，嚎啕恸哭。他上表请求收葬李密，李渊同意了，下诏将李密的尸体送给李世积。李世积完全按照君臣的礼节为李密服丧，备办了盛大的仪卫，全军戴孝，把李密埋葬在黎阳城外一座山上的南面。李密平时很得军心，送丧时很多将士哭得吐了血。