第二天黎明，晋军便发现平阴城上乌飞鸟鸣，便知道齐军已经连夜逃走，便下令全军追击。
齐灵公的宠臣凤沙卫自告奋勇，带兵殿后阻击追击的诸侯联军，并杀马毁车，堆放在道路的狭隘处，延缓诸侯联军的追击。齐将殖绰和郭最认为凤沙卫身为宦官，而带兵殿后有辱齐国荣誉，便让凤沙卫先走，两人带兵断后。
晋军追击齐军途中，便俘虏了齐将殖绰和郭最二人后，晋军想继续追击齐军，而鲁、卫两国要求先攻占险要的城池，以防止齐军的前后夹击。
晋大夫荀偃和士匄率领着中军攻克了京兹（今山东肥城市一带），晋大夫魏绛和栾盈率领着下军攻克了邿城（今山东平阴县西），晋大夫赵武和韩起率领上军围困卢地（今山东济南长清区附近）。
诸侯联军慢慢的对齐国都城临淄，形成了包围局势，直到这年冬季，诸侯联军抵达秦州（今山东淄博东）。
此时，回到都城临淄的齐灵公，看着诸侯联军穷追不舍的进攻到了都城下，便再次想到了逃跑，想逃到邮棠（今山东平度市）来躲避诸侯联军的追击。
齐太子牙和大夫郭荣紧紧拉住齐灵公的马头，劝谏齐灵公留下，率领国民全力抵抗诸侯联军，齐灵公虽然已经吓破了胆，但只要人在，齐国还有取胜的希望，要是连国君都率先逃跑了，那都城临淄内必将大乱，齐国必破，而且诸侯联军进军迅猛，都在掠夺财物，没有持久作战之心，只要等待时机，诸侯自然会退兵回国，甚至有可能反败为胜。但此时的齐灵公根本听不进任何人的劝谏，太子牙看劝说无望，便用剑斩断了马车的套绳才强行留下了齐灵公。
齐灵公留下来了，但受到过度惊吓而一病不起。
诸侯联军在齐都城外，继续掠夺着其他城池，同时继续围困着临淄城。
公元前554年，诸侯联军依然在齐国境内，此时的齐军都坚守不出，根本无力和诸侯联军抗衡。诸侯联军到沂水边会盟，继续以前的盟约，并抓了邾悼公。将邾国泗水以西的土地划给了鲁国。
晋平公先行回国，留下各大夫和诸侯联军继续进攻齐国。鲁襄公在蒲圃（山东曲阜市东）招待晋国六卿。
晋大夫荀偃在军中病重，在回国前便去世，晋大夫栾鲂继续带兵和卫大夫孙文子进攻齐国。
公元前554年的五月，齐灵公的去世，让晋军选择了退兵，此时的诸侯依然遵守着周礼的规则，不对有丧事的诸侯用兵。
刚刚继位的齐庄公，选择用请和来平息这场由他父亲引起的战役。
平阴之战前，齐灵公的过度自信，使得齐军大败。大败后的齐灵公又开始了极度的恐慌，再加上晋军虚张声势，让齐灵公更是惶恐不安。
在这场战役中，晋军不仅开始使用设置虚兵的诡计，安插军旗，战车拉树枝，迷惑齐军，还在鲁、莒两军的劝谏下，学会了使用迂回包抄，在以往的战役中，多军对抗都是逐个攻破再围剿，而在平阴之战后对临淄城的进攻中，诸侯联军兵分三路，在临淄城周边迂回包抄，以清除周边存在的危险，这也给后世的军事将领，积淀了宝贵的经验。
