十一月十九日，尼堪进抵衡州，李定国在蒸水率军出击，接着转战到城北香草庵、草街，不分胜负，为此李定国准备采用伏击战术。二十四日，双方再战，李定国佯装败退，尼堪紧追不舍，追至演武亭，一声炮响，大西军伏兵四起，团团围住尼堪，李定国手举大刀，将尼堪一劈两半。清军失去主帅，大败而逃。李定国缴获了尼堪的铠甲、绣旗，正准备乘胜追击，才发现冯双礼、马进忠未到，派人侦察说已走湘乡。李定国才知自己是孤军作战，无法扩大战果，只得收兵向武岗转移。衡州战役后，李定国叫人绘制孔有德、尼堪画像，刊布粤楚，“露布告捷”。
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桂林、衡州两次大捷，使得满清政权朝野震动，一听到李定国的名字就颤栗不已，甚至还有放弃西南各省与李定国平分天下讲和的打算。李定国出征不足一年，纵横数省，收复湘、桂，击败清军数十万，掀起了继1647年第一次抗清高潮后的第二次抗清高潮。黄宗羲赞道：“逮夫李定国桂林、衡阳之战，两蹶名王，天下震动。此万历戊午以来全盛天下所不能有。”
李定国是明末清初最杰出的民族英雄抗清将领之一，作为农民义军领袖，他在民族危难之际，毅然捐弃前嫌，与南明朝廷合作，并且矢志不渝;面对同一阵营中孙可望的多方挑衅，他顾全大局，多方避让;他曾经“两蹶名王，天下震动”，令清廷一度准备放弃西南七省，若非叛徒泄密，更几已令吴三桂全军覆灭。
明清之际各方面人物当中，李定国是明末是反抗压迫的英雄;清初是抗击满洲贵族武力征服和暴虐统治的杰出统帅。
李定国用兵如神，有小诸葛之称。而且纪律严明，秋毫无犯，时人记载“凡士伍破衣敝絮，皆送入后营，纫织为衬甲、快鞋之用，无弃遗者。或传定国兵当以夜至，比晓则已过尽矣。故所至有功”。连清朝也不得不承认李定国有五伯之大仁大义、谦恭下士。
其人与百姓息息相通，在镇守云贵之时，爱民如子，当下云南人仍然视定国为滇中的脊梁!(云南人最为崇拜的就是武侯和李定国--郭影秋语)定国的忠义节烈知道近现代依然被人们称赞不绝，晚清革命党人起义，蔡锷等仍以定国为榜样，章炳麟说：“愿吾滇人，毋忘李定国!”
