吴汉节节进胜，而臧宫兵马壮盛,也勒兵进小洛郭门,再至成都城下,径来吴汉大营。
吴汉见到臧宫,十分高兴,执手相座,饮酒高会,说:“将军经虏城下,震扬威灵,如风行电照。然穷寇难量,还营时请从别路。”
臧宫不以为然，仍沿原路而归,蜀兵不敢追。
两支大军驻扎城下,合力并攻。公孙述手足无措,向延岑问计。
延岑答道:“男儿当死中求生,奈何束手待毙?财物易聚,不足介怀。”
于是公孙述悉出金帛,招募敢死士5000人,伪装旗帜,鸣鼓挑战。
吴汉列阵,迎住敢死队,厮杀在一起。
就在此时，延岑率奇兵,从吴汉大阵后突然进攻。汉军因此腹背受敌,溃败奔散。吴汉落入水中,幸拽马尾得以生还,返归大营。
建武十二年（公元36年）十一月,臧宫进兵咸门。
公孙述查看卜书,书上云:“虏死城下。”公孙述大喜,认为汉军当应此兆,即使延岑击臧宫,自率数万人,大开城门,出击吴汉。两路兵马齐发,并攻汉军。
延岑拼命死斗,三合三胜。
吴汉藏突骑精锐在阵内,刻诱公孙述进攻。从清晨战到午时,军士不能用餐,双方都是饥饿疲惫。吴汉见时机已成，当即下令护军高午、唐邯,率数万突骑精锐出击。突骑精锐凶猛无比,铺天盖地杀入阵中。蜀兵顿时大乱,调头狂奔。高午横槊急进,一举刺中公孙述。公孙述摔于马下,左右拼死相救,扶入车中,逃回城内,然伤势过重，当夜便死去。
延岑见大势已去，孤军难撑,遂举城归降吴汉。
吴汉进蜀城,斩公孙述首级诣洛阳,尽灭公孙氏族,又杀了延岑,纵兵大掠,并放起了大火。
蜀郡太守张堪火速向洛阳的刘秀报告。
刘秀得知公孙述已灭,非常高兴,继闻听吴汉入城屠掠,怒不可遏，当即下诏严辞痛斥吴汉，又专门下诏申饬汉军副将、武威将军刘尚,曰：城降三日,吏人从服,孩儿老母,计以万数,一旦放兵纵火,闻之可为酸鼻!尚宗室子孙,尝更吏职,何忍行此?仰视天,俯视地,观放麑羹,二者孰行?良失斩将吊人议也!
人命至重,民事为大,宽怀政治,溢于言外。吴汉、刘尚看后，悔之不及，速严治军伍，上书请罪。
刘秀鉴于吴汉、刘尚平蜀的大功劳，将功抵过，对吴汉、刘尚没有给予任何处罚。只是诏令吴汉、刘尚将公孙述的人头传送洛阳，昭示天下。
建武十二年(公元36年)十二月,公孙述的首级诣洛阳。
随后刘秀遣使申命大司马吴汉:访求贤良,诏表志节之士。
吴汉自悔劫掠过甚,努力遵命照办。李育、程乌等公孙述旧将,择才使用,追赠劝降不成、忧郁而死的公孙述文臣常少为太常,张隆为光禄勋,旌表其闾里。招陇、蜀百姓被掠为奴婢自讼者以及狱官未报者,一律免为庶人。至此，吏民悦服,先前的怨恨顿时烟消云散,蜀地归汉。
汉军东攻西征、南伐北战,四方基本告平，剩下的只有一个潜用帝号、伪称刘文伯的芦芳。同年,刘秀遣谒者段忠率各郡减刑者归配杜茂,镇守北边。杜茂发边卒筑亭侯,修烽火台,又发委输金帛缯絮供给军士,并赐边民,冠盖相望。推广屯田,开荒自种,粮谷丰收,驴车转运。
芦芳垂涎边地物产,亲率贾览进攻云中,留大将随昱守九原。云中久攻不下,随昱欲胁芦芳归降。芦芳知羽翼外附,劲旅心离,尽弃辎重,与10余骑逃入匈奴,余众尽归随昱。随昱派使者程恂去洛阳诣阙。
刘秀既往不咎,拜随昱为五原太守,封镌胡侯。镌,音捐,动词,琢凿、雕刻。使随昱阻挡胡人掳掠,为朝廷社稷建功,颇含深义。
而芦芳逃入匈奴,所占城邑纷纷来降。雁门人贾丹、霍匡、解胜等,常被尹由欺辱,尹由为帅,共守平城。贾丹等共杀尹由,肉袒诣郭凉。郭凉具表上奏,皆封为列侯。诏送委输帛金粟赐杜茂、郭凉的军吏以及平城归降的百姓。郭凉诛杀豪右郇氏,镇抚羸弱,旬月间收服了雁门。刘秀遂选拔郭凉的儿子为中郎,宿卫左右，尽力招抚,设法避免战争。
孔子曰:“宽则得众。”刘秀在决策、争战之间,时时、处处、事事显彰了这一点。久经战乱的吏民百姓,谁不拥护宽怀仁爱的皇帝呢?
由于蜀地新定,刘秀拜辅威将军臧宫为广汉太守。命大司马吴汉浮江而下,振旅还师。又因公孙述的将领程乌、李育有才干，一齐提拔任用。于是蜀地上下喜悦，百姓无不归顺。
起初，王莽任命广汉人文齐当益州郡太守。文齐劝导农民耕田，训练军队，招降各部夷人，郡内十分和平。公孙述时代，文齐据守险要。公孙述拘捕他的妻子儿女，向他许愿封做侯爵，文齐不肯投降。后来他听说刘秀即位，派人从小路到洛阳，为自己呈上奏章。蜀郡平定后，刘秀征召文齐当镇远将军，封成义侯。
就在这时，参狼羌部落和其他羌人部落侵犯武都。陇西太守马援，击败羌军，一万余人投降，于是陇右一带平安无事。马援的宗旨是要对人有恩德，讲求信誉，对下宽厚，任用官吏职责分明，自己只总揽大局。因此，宾客故旧每天都挤满大门。各部门主管有时向他报告外面的公事，马援就说：““此丞、掾之任，何足相烦！颇哀老子，使得遨游，若大姓侵小民，黠吏不从令，此乃太守事耳。”邻县曾有人报私仇，官民震惊，传言羌人反叛，百姓跑到城内。狄道县长上门，请求关闭城门征调军队。当时马援正和宾客喝酒，大笑说：“虏何敢复犯我！晓狄道长，归守寺舍。良怖急者，可床下伏！”后来，情况逐渐安定，全郡人都佩服马援。
十二月，刘秀诏令窦融和五郡太守到京都洛阳朝见。窦融等接到诏令后动身前往，官属和兵客跟随，车队有一千多辆，马牛羊遍野。到达以后，窦融前往城门，奉上印信绶带。刘秀下诏派使者发还侯爵印信绶带。接见窦融，对他的赏赐恩宠轰动了洛阳。不久，刘秀任命窦融当冀州牧。又任命梁统当太中大夫，姑臧县长孔奋当武都郡丞。姑臧县在河西是最富饶的地方，当时全国还未平定，士人多不检点，没有节操，在县长的位置上不满几个月就积累起大量财富。孔奋在职四年，行为清正廉洁，被众人所讥笑，认为他身在油脂之中却不能滋润自己。等到跟随窦融到京都洛阳，各郡守、县令的钱财货物装了一车又一车，布满平川洼泽，唯独孔奋没有财产，只乘一辆车上路。刘秀因此奖赏他，一时成了朝中佳话。
