骗手段麻痹孟获，“官军的粮食吃完了，打算撤退，我们中间有些人久离家乡，如今得到机会回来，不想再返回北方，想与你们共同谋划大事，所以才坦诚相告。”孟获相信了他的话，所以放松了守备。李恢乘机出击，一举击溃孟获蛮军，追赶残部南至盘江、东到牂牁，终与诸葛亮胜利会师。
平南之战即将结束的时候，诸葛亮才想起参军马谡提出的“攻心为上”的计策，于是，开始关注孟获其人，《资治通鉴，卷七十》记载：“孟获收闿馀众以拒亮。获素为夷、汉所服，亮募生致之，既得，使观于营陈之间，问曰：‘此军何如？’获曰：‘向者不知虚实，故败。今蒙赐观营陈，若只如此，即定易胜耳。’亮笑，纵使更战。七枞七禽而亮犹遣获，获止不去，曰：‘公，天威也，南人不复反矣！’”《三国演义》中的“七擒孟获”故事的来源大概就是于此。
整个平南之战，李恢军功最大，蜀汉朝廷乃封李恢为“汉兴亭侯”。建兴三年秋初，改益州郡为建宁郡，以李恢为太守，加安汉将军，领交州刺史，移郡治到味县，李恢统辖南中七郡，又直接掌握南中的中心地区建宁郡，诸葛亮把治理南中的重任都交给李恢以后，才于是年冬回师成都。李恢在蜀汉南疆镇守十年，东征西讨，扑灭叛乱，发挥了“国之长城”的作用，并将各地豪强迁往成都，迁移永昌濮民数千落于建宁、云南两郡之间，以发展生产，大量征收耕牛、战马、金银、犀革，用来补充诸葛亮伐魏的军资。
诸葛亮上《出师表》说：“今南方已定，兵甲已足，当奖帅三军，北定中原”。于是，帅军北驻汉中，开始与曹魏争衡，在以后的近四十年间，蜀汉南方相对平静，也是李恢卓越政绩之延续。