雄武军和黑山军合力攻打廮陶城的第一天，雄武军死伤七千人，黑山军死伤一万五千人，守军张郃麾下的大戟士死伤过半，另外一万多袁军更是死伤超过七成。
张燕率军亲自攻打西门，最终夺下城头，但却被殊死抵抗的大戟士顶在了西门一带而无法向内继续推进。
第二日，攻城战斗陷入白热化，更多的黑山军直接从西门涌入廮陶城内，与守军开始巷战。李进武率领的雄武军也攻克廮陶城的东门，大军冲入城内。
在东西两路大军的猛烈攻击之下，死守不退的袁军终于彻底溃败，一些士卒不再顾忌张郃的威慑，开始沿着南街向南门外撤退，只留下仍然死战不退的张郃和两千多大戟士在做最后的殊死搏斗。
到了申时，张郃和残余的两千多手下，被黑山军和雄武军挤压在廮陶城中很小的一片区域之内，赵兴骑着骏马从大军之中走上前来，然后开口朗声说道：“吾乃晋国太傅赵兴，请张儁义将军上前说话！”
两千多大戟士缓缓从中让出一条道路，浑身是血的张郃从士兵之中步行走了出来，他抬头看着远处骑在马上的赵兴，面无表情地说道：“如今廮陶已破，吾军兵败被围，不知太傅大人有何指教！”
赵兴抱拳向张郃行了一礼，然后说道：“指教谈不上，只是有几句肺腑之言想要说与张将军听。将军率军独守孤城已有数月，昨日至今的一番大战更是令双方死伤惨重，将军可谓尽忠职守，乃军人之楷模！然人力有穷时，如今廮陶已破，将军手下士卒所剩者仅眼前千余人，何必再做无谓之抵抗，徒增双方士卒伤亡？”
张郃听赵兴说完这些话之后，沉着脸不置可否，心里却做着激烈的思想斗争。赵兴的话十分诚恳，如今张郃已经兵败，如果带着手下这一千多兄弟继续顽抗，虽然可以成就他一世忠义之名，却要葬送两千多兄弟的性命，到了这种境地，无论是谁，只怕都难以毫无顾忌地作出选择。
赵兴不等张郃回答，接着问了张郃一句话：“张将军可曾记得当年广平城破之时，你曾与我说过的话语？”
张郃忽然想起当年曾在广平城下对赵兴说过这样一句话：“将军厚爱，郃铭记于内，然忠义之士，不择二主，袁氏一门有恩于郃，待到翌日报了袁家恩情，张郃必投将军麾下！”
于是张郃点头答曰：“郃尚且记得当日所言。”
赵兴于是不再多言，静待张郃作出最终的决定。
张郃痛苦地闭上双眼，内心经过一番剧烈的挣扎之后，狠心向着身边的士卒说道：“各位兄弟，如今廮陶城破，再做殊死抵抗已无意义。郃曾蒙袁家恩惠，这些年鞍前马后尽心报答，如今兵败被俘，已尽全力。自今日之后，吾决定投靠晋国，今后愿意继续跟着我的，我仍然以兄弟相待，不愿意跟随的现在便可从南门离开，相信赵太傅绝对不会为难大家。”
张郃一席话说完，身边的士卒沉没不语，过了片刻，有人离开队伍向南门走去。随后，三三两两的士兵离开张郃，丢下手中兵器，有些落寞地离开了廮陶城。
最终，选择留下来跟随张郃的大戟士有一千多人，远比他预想的要多。张郃于是转身向赵兴说道：“罪将张郃在此，任凭太傅大人发落。”
赵兴淡然一笑，终于松了一口气，他对张郃说道：“张将军身上负伤，身边兄弟也需要休养，便随雄武军的伤兵撤往高邑吧。”
张郃点头，表示同意如此安排。
至此，围攻廮陶城三月之后，雄武军和黑山军在付出了两万七千士兵伤亡的代价之后，终于拔除了廮陶城这枚楔入冀州腹地的钉子，龙骑军和熊罴军的后方再也无虞，雄武军和黑山军也可以率军南下在正面战场上与联军形成对峙的有力局面。
雄武军损失了八千人，黑山军损失了一万九千人，总算是换回来一个张郃和廮陶城，这笔买卖也不知道是赚是赔。但不管怎么说，冀州北部算是彻底落入了赵兴之手，就算今后在冀州南部与十九万联军对峙，雄武军、熊罴军、龙骑军加上黑山军，合计能战之兵有十一万之众，在场面上已经不惧联军，足以应付接下来的形势。
撤入高邑城内的张郃，不久之后便接到了赵兴的任命，他将率领一千多大戟士北上渔阳，担任幽州新兵训练团团长的职务，而他手下的一千多降兵今后也将编入训练团之中，成为训练团的教官，不再上战场与人厮杀。
对于赵兴这样的安排，张郃内心十分感激。虽然张郃带着一千多兄弟投靠了晋国，但如果赵兴让他不久之后便带队南下攻打袁绍，无论是从感情上还是从心理上，一时之间都会让人难以接受。
安排张郃进入训练团训练新兵，这样做既不会使张郃觉得受了冷落，浪费人才，又避免了张郃面对昔日兄弟，可谓是一举两得。
赵兴让张郃北上渔阳，实际上还有一层意思，只不过要等到张郃在护国军中站稳了脚跟，取得一定的威信之后才会宣布。
冀州之战这么大的场面，到现在却让猛将赵云守在渔阳，这可不是一个好主意。可赵兴对于公孙瓒还不能做到完全信任，若没有一个绝对忠诚可靠的将领驻守渔阳，赵兴便不能放心让赵云南下挑大梁。如今收了张郃，正好可以让其接替赵云镇守幽州，而赵云如果南下统帅各军，赵兴便可以抽身返回卧虎城，居中调度东西两线的战事，避免因为晋国空虚而被人中路突破。
赵兴在廮陶城内慰问了作战勇猛的黑山军将士，并且亲自为有功将领颁发了军功章，这样一来便极大地鼓舞了黑山军的士气，使得这支黄巾山贼出身的军队开始有了荣誉感和自豪感。
所有阵亡的一万四千多具士兵遗体，已经由后方的预备役部队转运回了太行忠烈园，至于受伤的一万三千多士兵，则被送往已经稳定的高邑、阜城等地进行救治。雄武军虽然损失近八千人，但四千多伤兵经过救治之后，有三千多人还可以重返战场；黑山军的损失要严重一些，九千多名伤兵之中，经过救治之后，可以重返战场的不会超过四千人。也就说，攻打廮陶城损失的两万七千士兵之中，最终经过救治，可以重返战场的老兵为合计为七千人。
经此一役，五万黑山军最终剩下了三万五千人，原本三万人编制的雄武军则出现五千多人的缺口。于是李进武跟张燕一番讨价还价，以两百名基层军官的代价，换走了黑山军多出来的五千人，使得两军最终都凑成了人数三万的满编步军。