由于唐军在大食军的反击距离之外，大食军无可奈何，只能被动挨打。唐军炮击了一天，大食军受不了，趁夜南逃，唐军第二天顺利占领白水城。
唐军占领白水城后，继续向萨曼的北部重镇柘析城（今乌兹别克塔什干）进发，柘析城是原石国都城，是中亚一带的一个大城，是萨曼家族必守的一个城市。
白水城的溃军全部逃到柘析城，加上原来的军队，共有五万人左右，萨曼家族知道了唐军火器的厉害，决定扬长避短，将唐军阻击在城外。
从白水城到柘析城需要经过一个山谷，谷底有条道路，直通柘析城。唐军在前进的过程中还是保持一定的警惕，发现山谷的两侧埋伏了不少大食军，当即停止前进，准备先清剿山谷两侧的大食军。
大食军本想等唐军全部进入山谷后，再发动伏击，没想到被唐军的前锋发现，当即提前发起攻击。只见大食军从山坡上扔下一些点燃的陶罐，唐军一看太熟悉了，就是陶罐炸弹，赶忙纷纷躲避，尽管唐军提前躲避，但是还是有一些唐军被炸死炸伤。
唐军途径的这个山谷相对低矮，并不险峻，李愬当即命令部队清剿山谷两侧的大食军。唐军端着枪，向山坡上的大食军发起进攻，有的大食军继续朝唐军扔炸弹，唐军一边躲避一边对大食军射击，打的大食军死伤惨重，唐军也有一部分损失。
唐军接近后，大食军又拿着突火枪反击，所以唐军不敢靠近大食军，只能在五十丈以外，利用射程优势，持续射击大食军。
经过一个多时辰的对战，山谷两侧的大食军不敌，纷纷向南溃逃，李愬指挥山谷中的唐军骑兵向南追击。大食军在山上徒步跑不快，很快就被唐军的骑兵越过，唐军骑兵在前方狙击，山上的唐军在后方追击，大部分大食军被迫投降，少部分大食军逃进山谷两侧更远的山区。
经过山谷一战，唐军又死伤千多人，大食军也死伤被俘一万多人，李愬被大食军埋伏，又损失了一批人，心中非常郁闷，押着大食俘虏继续向柘析城进发。
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