蜀军失败的消息，接二连三地不断传来，孟昶惊慌失措，问计于群臣，老将石斌建议：“宋军远道奔袭，难以持久。不如聚兵坚守，宋军师劳兵疲自会退去。”孟昶哀叹道：“养兵千日，用兵一时。我父子用锦衣美食，养兵四十年，哪知一旦遇敌，竟不能为我东放一箭。今日闭垒坚守，有谁肯为我效死出力呢?”乾德三年(956)一月初，北路宋军直逼成都，东路军也接踵而至。一月七日，孟昶见大势已去，没有别的办法只得接受宰相李吴的建议，由李吴草写降表，送至宋军营中孟昶投降，王全斌随即将军队开入城中。
自王全斌从开封率军入蜀，到孟昶投降，平定后蜀只用了六十六天时间。后蜀所辖四十五州、一百九十八县归入宋朝版图。孟昶随即率领全家及僚属顺江而下，经江陵、襄阳到达开封，住进了赵匡胤事先为他修建的府第，后蜀灭亡。
平南汉
宋朝早已吞并湖南，灭后蜀之后又占领四川，为宋军进一步征服南汉创造了有利条件，但连续用兵，远途征战，面临许多困难，赵匡胤暂时把这件事搁置下来。
南汉是唐清海军节度使刘隐建立的一个割据政权。刘隐死后，其弟刘继为节度使，被后梁封为南海王，917年称帝，国号大越，定都广州。次年改国号为汉，史称南汉。刘钬在位五年，刘玢在位一年，刘晟在位十五年，刘钬在位十四年。辖境四十七州，包括今广东全省以及广西东部。这个割据政权已经存在三十余年。