Sau khi đánh tan tác cụm quân của Triệu Tiết, diệt đến gần sáu phần mười tổng số quân giặc, Lý Thường Kiệt chủ động bàn hòa, mở một lối thoát cho quân Tống, cũng là một lối thoát cho hòa bình để đỡ tốn xương máu của cả hai bên. Bước đi hòa hoãn của Lý Thường Kiệt đã được tính toán rất kỹ. Lý Thường Kiệt bàn với các tướng sĩ: “dùng biện sĩ bàn hòa, không nhọc tướng sĩ, đỡ tốn xương máu mà bảo toàn được tôn miếu”. Sứ giả mang thư của triều đình nhà Lý gởi cho Quách Quỳ. Thư viết rằng: “… Xin hạ chiếu rút đại quân về, sẽ lập tức sai sứ sang tạ tội và triều cống …”. Rõ ràng bao nhiêu tâm huyết mà nước Tống đổ vào cuộc xâm lược đâu chỉ để đổi lấy việc cầu hòa suông như thế. Nhưng nay tình thế quá bi đát, việc cầu hòa của Đại Việt như chiếc phao cho Quách Quỳ bám víu, tránh khỏi thảm cảnh toàn quân bị diệt. Quách Quỳ chấp nhận giảng hòa, bàn với các tướng: “Ta không đạp đổ được sào huyệt giặc, bắt được Càn Đức để báo mệnh triều đình. Đó là ý trời ! Thôi ta đành liều một thân ta chịu tội với triều đình, để mong cứu hơn mười vạn nhân mạng”. (10 vạn nhân mạng mà Quỳ nói là tính cả quân và phu của Tống cho đến thời điểm này).
Triều đình Đại Việt mang biểu của vua Lý Nhân Tông giao cho Quách Quỳ để chuyển tới vua Tống. Quân hai nước định ngày để cho Tống rút quân. Thế nhưng Quách Quỳ sợ quân ta bội ước mà đánh nên đang đêm đốc thúc quân sĩ lui gấp, hàng ngũ rối loạn giày xéo lẫn nhau mà chạy. Tướng Tống là Đào Bật cùng đội thân binh nhận nhiệm vụ rút sau chặn hậu. Quân Đại Việt không truy kích, chỉ theo sau đường quân Tống rút mà chiếm lại đất đai. Quân Tống rút lui nhưng không về hẳn nước Tống mà lại đóng quân chiếm lấy các châu Quảng Nguyên, Quang Lang, Tô Mậu, Môn Châu, Tư Lang nằm gần biên giới toan chiếm cứ. Lý Thường Kiệt xua quân tiến chiếm lại các châu Quang Lang, Tô Mậu, Môn Châu, Tư Lang. Quân Tống rút về tập trung ở Quảng Nguyên. Triều đình Đại Việt chủ trương dùng biện pháp ngoại giao để điều đình đòi lại vùng Quảng Nguyên. Từ đây chiến tranh Tống – Việt đã kết thúc, nhưng cuộc đấu tranh ngoại giao đòi đất bắt đầu.
Sau khi đánh lui được quân Tống, Đại Việt đã giải tỏa được thế lưỡng đầu thọ địch. Liên quân Chiêm Thành – Chân Lạp thiếu đi sự phối hợp của quân Tống như rắn mất đầu. Ưu thế nghiêng hẳn về phía Đại Việt. Chính thế vậy mà ngay sau khi biết tin quân Tống rút lui, vua Harivarman IV cũng lui quân. Quân Chiêm Thành rút lui nhưng vẫn lưu lại chiếm giữ ba châu Minh Linh, Bố Chính, Lâm Bình. Vào khoảng cuối năm 1077 đến năm 1079, quân Đại Việt quay mũi giáo về phương nam để “hỏi tội” nước Chiêm Thành. Lý Thường Kiệt chính là người chỉ huy cuộc chinh phạt này. Quân Đại Việt chẳng những thu hồi lại nhanh chóng các vùng lãnh thổ mà Chiêm Thành thừa cơ chiếm đóng mà còn tiến chiếm kinh đô Vijaya. Vua Harivarman IV phải rút quân về vùng cao nguyên phía Tây để bảo toàn lực lượng và gởi thư cầu hòa. Lý Thường Kiệt nhân đó chấp nhận hòa đàm và rút lui. Bấy giờ, một cánh quân Khmer (Chân Lạp) gởi sang Chiêm Thành để tiếp viện cho quân Chiêm chống lại quân Đại Việt do hoàng thân Khmer Sri Nandanavarmadeva chỉ huy vẫn đang đóng quân tại địa khu Panduranga của Chiêm Thành. Nhận được tin Chiêm – Việt nghị hòa, Sri Nandanavarmadeva tức giận cho rằng vua Chiêm Thành đã phản bội đồng minh, bèn tung quân chiếm luôn Panduranga, chính thức trở mặt gây chiến với Chiêm Thành.
Như vậy là, sau khi thất bại trong việc liên minh sâu xé Đại Việt thì hai nước này quay sang đánh lẫn nhau. Một lần nữa, Lý Thường Kiệt lại phải đem quân vào Chiêm Thành nhưng khác với những lần trước, ông đem quân giúp đỡ nước Chiêm Thành chống lại quân Khmer theo lời thỉnh cầu của vua Harivarman IV. Có được sự giúp đỡ của Đại Việt, quân Chiêm Thành nhanh chóng đẩy lùi được quân Khmer khỏi bờ cõi, truy kích tận sang đất Khmer. Vua Harivarman IV tấn công kinh thành Angkor, giết chết vua Khmer Harshavarman III, đẩy Khmer vào thời kỳ loạn lạc. Từ đây, quan hệ Đại Việt – Chiêm Thành trở lại hòa thuận.
Về phía nước Tống, sau khi Quách Quỳ rút quân và gởi biểu “xin hàng” của vua Lý về triều đình (3.1077 ), vua Tống rất tức tối, ý muốn đánh liều dốc thêm quân lính tiếp viện để Quách Quỳ quay lại đánh tiếp, nhưng phân vân vì quốc lực đã hao tổn quá nhiều. Quần thần Tống triều biết vậy, hết sức dùng lời can gián vua Tống. Tể tướng đương nhiệm của Tống bấy giờ là Ngô Sung bấy giờ thay mặt quần thần dâng biểu “mừng công” lên vua Tống. Trong đó có ý chúc mừng vua Tống đã “dẹp yên An Nam, lấy được Quảng Nguyên”. Tống Thần Tông nhận thấy rằng tuy Tống chịu tổn thất nhưng phía Đại Việt đã biết giữ thể diện cho Tống, dâng biểu cầu hòa, bèn hạ lệnh bãi binh, chấp nhận nghị hòa.
Quân Tống đi mười phần thì về chưa được ba phần. Khi kiểm binh, trong số 10 vạn lính chiến đấu đã ra đi chỉ còn 23.400 lính trở về, ngựa chiến thì còn lại 3.174 con. Số dân phu 20 vạn trở về không được một nửa. Phí tổn chiến tranh được người Tống tính ra là 5.190.000 lạng vàng, một con số khủng khiếp. Mọi mục tiêu chiến lược của Tống đề ra trước chiến tranh như sung công của cải, biến Đại Việt thành quận huyện đều không thực hiện được. Nước Tống đã gần như cố gắng ở mức cao nhất để đổ dồn vào cuộc xâm lược Đại Việt nhưng vẫn thất bại. Vì vậy, không còn cách nào khả dĩ hơn là hòa đàm với Đại Việt. Vào khoảng tháng 3.1077, vua Tống gởi thư cho Đại Việt chấp nhận nghị hòa, yêu cầu Đại Việt phải trở lại triều cống và trao trả tù binh. Chiến tranh giữa hai nước chính thức kết thúc trên danh nghĩa.
Đại Việt giao phong với Tống cũng chịu tổn thất nhiều, thiệt hại cũng đến hàng vạn người. Những vùng khê động mà quân Tống đi qua đều xơ xác bởi sự giết chóc và vơ vét của quân giặc. Các thế lực trung thành với triều đình nhà Lý trước đây như họ Thân ở Động Giáp, họ Lưu ở Quảng Nguyên đều chịu tổn thất nặng nề. Tuy đã kết thúc chiến tranh nhưng đất đai Đại Việt bị nước Tống chiếm đóng một phần. Vậy nên chiến thắng của Đại Việt vẫn chưa trọn vẹn. Lý Thường Kiệt trong năm 1077 vẫn đóng quân ở biên giới, chiếm lại các vùng đất đã mất. Lần lượt các châu động trở về với Đại Việt bằng con đường vũ lực. Duy chỉ còn châu Quảng Nguyên là khó có thể dùng quân đánh chiếm bới quân Tống dồn về đây dựng lên những cứ điểm kiên cố. Lý Thường Kiệt đóng quân uy hiếp quân Tống ở châu Quảng Nguyên. Cùng với đó là chính sách đòi đất bằng ngoại giao của triều đình Đại Việt.
Đối với việc ngoại giao với nước Tống, triều đình ta luôn tỏ vẻ khiêm nhường, chấp nhận coi Tống là một nước lớn, mình là nước nhỏ. Nhưng thái độ với đất đai lãnh thổ, nước ta lại rất cương quyết. Mùa xuân năm 1078, sứ bộ Đại Việt do sứ thần Đào Tông Nguyên sang Tống điều đình đòi lại Quảng Nguyên và những tù binh bị Tống bắt. Đại Việt tặng Tống 5 con voi thuần, hứa trả lại các tù binh Tống đã bị bắt trong chiến tranh. Châu Quảng Nguyên trong mắt người Tống là một món lợi bởi ở đây bấy giờ có mỏ vàng. Tuy nhiên sau một thời gian chiếm đóng, nước Tống đã nhận ra việc chiếm giữ vùng này lại hại nhiều hơn lợi. Bởi vì đóng ít quân thì tất quân ta sẽ dễ dàng chiếm lại như các châu Quang Lang, Tô Mậu, Tư Lang mà đóng nhiều quân thì phí tổn lại cao. Châu Quảng Nguyên đối với dân khê động Đại Việt là đất lành, nhưng đối với dân Tống thì lại là đất dữ. Quân Tống đóng giữ tại đây không quen thổ nhưỡng, chết lần chết mòn, hết lớp này đến lớp khác thay thế.
Quân Tống hễ ai có lệnh gọi đi thú ở Quảng Nguyên thì từ biệt vợ con như là đi chết, lính Quảng Nguyên đào ngũ rất nhiều. Tống triều đã chán ngán đất Quảng Nguyên nhưng vẫn không thể vô cớ trả đất, vì sẽ mất thể diện thêm. Nay nhân việc Đại Việt cử sứ giả sang, vua Tống nhanh chóng nhận lời trả đất. Vua Tống nói với những quan lại còn luyến tiếc: “Vì Càn Đức đã phạm thuận, ta mới sai quân đi hỏi tội. Quách Quì đã không đánh lấy được kinh đô nó. Mà nay, Thuận Châu (tên mà Tống đặt cho Quảng Nguyên sau khi chiếm đóng) là đất lam chướng. Triều đình được đất ấy cũng chưa có lợi. Lẽ nào lại còn tự mình xua thú binh vào nơi nước độc. Một người bị chết, Trẫm còn thương xót huống chi mười người chết mất năm sáu”. Những người Tống không hiểu chuyện, vì tiếc nguồn lợi mỏ vàng ở Quảng Nguyên mà đi làm thơ mỉa mai triều đình Tống :
“Vì tham voi Giao Chỉ
Bỏ mất vàng Quảng Nguyên”.
Quốc Huy/Một Thế Giới