12月，后赵诸军在荥阳聚集，这时石勒见此地不见刘曜设防，随
即感慨万分，对诸将说道：“刘曜设大军于成皋关防御，是其上策；列兵于洛水阻截为其中策；洛阳城下列阵迎战，是其下策！”
石勒马上命令军队轻兵潜行开赴洛河。此时刘曜才知石勒亲率大军来救洛阳，赶忙撤回围困洛阳大军，于洛西排兵布阵，以阻石勒。这时石勒大军已经渡过洛水，直逼洛西，石勒见刘曜竟选下策，认定必胜无疑，随后率大军攻击刘曜。
没想刘曜出战之前又喝的酩酊大醉，开战之时翻身上马，竟然数次跌落，无法骑乘，部下只能给其换骑小马，如此迎战，亘古未有。石勒命众将夹击刘曜，前赵军队大溃。退兵时，刘曜骑乘小马，摇摇晃晃，结果过沟渠时，马失前足，刘曜跌落，被石勒部将生俘。洛西一战，石勒大获全胜，斩杀前赵军五万余人，生擒前赵皇帝刘曜。
石勒知道刘曜太子刘熙尚在长安，便让刘曜写信令其子投降，刘曜要酒数斗，尽皆饮完，却在给刘熙的信中嘱咐其子“要与大臣匡正维护社稷，不要因吾而改变”。石勒看信后大怒，遂杀刘曜。
公元329年初，留守长安的前赵太子刘熙知道父皇被俘，大惊，自知不敌，弃长安而西奔上邽（今甘肃天水），关中诸郡守将数人弃城带兵勤王，关中人心大乱，更有前赵将领献长安城归降后赵，石勒又派石虎领兵进入关中，讨伐前赵残余力量。
同年8月，前赵宗室刘胤率军反攻长安时被石虎击败，刘胤逃归上邽。
9月，石虎乘胜追击，攻破上邽，石虎擒获刘熙、刘胤等前赵王公大臣三千余人，全数杀害。自此前赵灭亡，自刘渊建汉至刘熙被杀，享国25年。
此时中原大地尽归后赵，然而蜀地之成汉，关陇之前凉，江南之东晋尚在，若知石勒以后如何作为，且看下章。