پس از آنکه نبرد به درازا کشید و تاریکی بر دشت سایه افکند، دو پهلوان بار دیگر باره‌های خویش را بر تنه درختان استوار ببستند و چنگ در کمربند یکدیگر زدند. چرخ گردون که بدخواهی پیشه کرده بود، سرنوشت را بر زیان سهرابِ جوان بگردانید. اگرچه سهراب زوری گران در بازو داشت و پیلتن بود، اما تقدیر ایزدی و زمانهٔ نابکار دست و پای او را بسته بود. رستم با دلی پرغصه و چنگالی چون پلنگ، بر سینه و یال آن شیرِ برنا دست یافت، پشت او را خم آورد و با تمامی نیروی خویش او را بر خاک تیره‌گون کوبید. تهمتن که می‌دانست آن شیرزاد آرام نخواهد نشست، بی‌درنگ خنجرِ آبگون و تیز از میان برکشید و سینهٔ پیلتنِ جوان را بردرید.
سهرابِ دلاور به خویشتن پیچید و آهی سرد از درون برکشید؛ اندیشه از نیکی و بدی جهان کوتاه نمود و رو به رستم کرد و گفت: «این بلا از خودِ من بر من رسید و زمانه کلید مرگ مرا به دست تو داد. تو در این خنجرکشیدن بیگناهی؛ که این چرخِ گوژپشت مرا بالا برد تا به زودی بر خاک افکند. مادرم نشانی‌های پدرم رستم را به من داده بود و روانم تنها از مهرِ او پر بود. بدان که هرچند چون ماهی در آب پنهان شوی یا چون ستاره به آسمان بروی، پدرم رستم کینِ مرا از تو بازخواهد ستاند، آن‌گاه که ببیند خاک بالینِ فرزندش شده است!»
چون رستم این سخن بشنید، جهان پیش چشمش تاریک گشت و مدهوش بر زمین افتاد. چون به هوش آمد، با ناله و خروش پرسید: «تو چه نشانی از رستم داری که نامش از میان پهلوانان گم باد؟» سهراب پاسخ داد: «اگر تو رستمی، مرا از سرِ بدخویی و شتاب‌زدگی کشتی! مادرم هنگام بدرقه، مهره‌ای از یادگارِ پدرم بر بازوی من ببست و گفت آن را نگاه دار. اکنون تنِ مرا عریان کن و آن مهره را ببين.» رستم بندهای جوشنِ سهراب را بگشاد و چون آن مهرهٔ آشنا را بر بازوی جگرگوشه‌اش دید، جامه بر تن درید، خاک بر سر ریخت و اشکِ خونین بر رخسار افشاند. سهراب او را از خودکشی و زاریِ بی‌ثمر بازداشت و گفت که تقدیرِ آسمانی چنین رفته بود و این جان‌سپاری سرنوشتِ محتوم او بوده است.
در این میان، با غروبِ آفتاب و دیرکردِ تهمتن، بیست سوارِ زبده از سپاه ایران به رزمگاه تاختند و دو اسب بی‌سوار و دشتِ پر از گرد دیدند. گمان بردند که جهان‌پهلوان کشته شده است؛ پس شتابان خبر به کاووس‌شاه بردند و سراسر لشکرگاه ایران را آشوب و خروش فراگرفت.