杨广是在涿郡得到平定杨玄感的奏报，知道后心里的一块石头落了地，杨广起驾南返准备回洛阳。闰九月28日，杨广的车驾到博陵(今河北定县)。29日，杨广追抚往事，想到自己为天下为帝国日夜操劳，想到两征高丽居然都失败，再想到杨玄感的叛乱内心强大一向自负的他竟当众“流涕呜咽”，侍卫者也跟着“泣下沾襟”。
虽然镇压了杨玄感叛乱，但是作为隋朝顶尖的贵族杨玄感以及其他贵族子弟参与谋反，这事的性质还是让杨广的内心十分沉重。于是这位一直意气风发的皇帝在回洛阳的半路上停了下来，他要停下来思考接下来自己该怎么处理杨玄感兵变带来的后果。
杨玄感兵变对于杨广来说最直接的影响就是把第二次征辽事业在半路上扼杀，直接导致杨广灭掉高句丽的伟业失败。所以杨广首先考虑的是征辽一事，由于第二次出征的军资大部分还留在涿郡，所以他就考虑来年再征辽的可能。十月15日，杨广下诏改博陵郡为高阳郡，“赦境内死罪已下，给复一年”。这时留守洛阳的越王杨侗等来高阳行在所朝见，杨广任杨侗为高阳太守，后征卫文升、樊子盖来行在所，赏赐极厚。不久，杨广又让杨侗回洛阳任留守，自己留在高阳过冬。同时派陈稜往江南营造战舰，为来年再征高句丽作准备。
杨广在高阳行在所对杨玄感兵变一事进行了一次总结性的惩处。杨玄感谋反一事虽然只是历经三个月左右，但是牵涉的人员可以说有不同的人，尤其是贵族阶层甚至包括皇室中人。但是杨广并没有按照历来谋反株连九族的铁律来处置涉案人员，他只是对几个杨玄感兵变核心人员以及直接参与了兵变的人进行了严厉的处置，而对于其他涉案人员则进行较为轻的处置。其中被惩处最严厉的应该是罪魁祸首的杨玄感家族，除杨玄感本人死后还在洛阳市陈尸三日剁成肉酱后焚加扬之和其他杨家在兵变的时候死了的外；杨玄感弟杨民行虽未参加造反，但也在长安家中被抓住斩首，“并具枭磔”；另一个弟弟杨玄奖为义阳太守，起事时想归其兄杨玄感处，被郡丞所杀。杨氏兄弟几乎被全部杀光。公卿中有人奏清改杨玄感兄弟姓“枭”氏，杨广诏可。
接下来就是杨积善、李密、王仲伯以及韦福嗣等10余人被捕后押往高阳行在所，除李密在半路逃走外，全部在宇文述奏请对“凶逆之徙”用重法、以肃将来的建议下，于十二月15日车裂、五马分尸，最后皆焚烧成灰，抛洒于地。
还有被处置比较严厉的是司农卿赵元淑和李子雄，其中赵元淑在辽东潜逃南归的杨玄纵路经临渝时，派自己的小妾见杨玄纵，并一起吃饭，最后还给杨玄纵回去的路费。八月20日，杨广亲临审问，将其斩于涿郡，籍没其家。另一个李子雄他曾劝起兵后的杨玄感登基称帝，后被锁送行在所，伏诛，籍没其家。
至于其他的涉案人员，杨广几乎都没有处置。像杨玄感想要立为皇帝取代杨广的秦王杨浩，杨广也是在有司的弹劾下以诸侯交通内臣的罪名废他的爵位，没有杀他。还有大将军王仁恭他侄子王仲伯直接参与杨玄感的谋反，杨广都只是免了他的官职，后又被杨广重用。至于投降杨玄感的韩擒虎之子韩世粤、观王杨雄之子杨恭道、虞世基之子虞柔、来护儿之子来渊、裴蕴之子裴爽、郑善果之子郑俨、周罗喉之子周仲等40余贵族子弟以及其家族几乎都没有受到什么处置。
杨玄感造反两个多月，即以失败告终，与后来同为贵族李渊造反却成功了形成差距，究其原因是为什么呢。
首先杨玄感起兵选的时机并不适合，杨广出征高句丽是因为高丽统治者“迷昏不恭，崇聚勃、碣之间，荐食辽，秽之境”与隋对立，“诱纳亡叛，不知纪极，充斥边垂”，得寸进尺而“为长恶”。在杨广和天下竭尽全力解决边关民族问题之际，杨玄感不顾国家民族的利益和东征高句丽的大局趁机起兵发难，实在缺乏基础和条件。作为贵族隋朝的高层杨玄感自私的认为杨广二征高句丽，会像第一次一样失败并“陷身绝域”，是代隋称帝的大好时机，因而野心勃勃趁机叛乱。杨玄感起兵后，尽管开初响应者不少而且还有比较多的文武官员的子弟，但是大部分响应的农民仅仅是因为黎阳周围的人们太想从那遥遥无期的徭役中解脱出来，像后来杨玄感围攻洛阳不成后进军关中时就很少有人响应了，因为接近关中帝都的人们生活还没有到要造反的地步；至于很多文臣武将的子弟投降杨玄感也是杨玄感家族势力的影响以及杨玄感起兵是宣称的杨广“陷身绝域”所造成的。起兵时间稍微长一点之后就很难得到人心的支持了，朝请大夫兼治书侍御史游元，当时就坚决反对，并如实指出：“尊公荷国宠灵，功参佐命，高官重禄，近古莫俦，公之弟兄，青紫交映，当谓竭诚尽节，上答鸿恩。岂意坟土未干，亲图反噬，深为明公不取，愿思祸福之端。仆有死而已，不敢闻命。”游元的话指出了杨玄感起兵谋反的实质让他恼羞成怒，最后杀害了游元。
其次是杨玄感策略的失误，杨玄感起兵时先是以百姓思乱，谬言征辽水军元帅来护儿延误军期而反隋，以讨伐来护儿为名，“各令发兵”，但他做出来的行动却是赤裸裸的代隋称帝的叛乱，自相矛盾的同时很快就很快会失去军心和民心。
再者当时隋军实力强大，政治凝聚力还是比较强的，杨广在当时还是拥有极大的威望以及统治力。从总体上讲，杨玄感叛军与隋军的军力相差悬殊，杨玄感虽趁征辽之役隋军几十万万主力军在辽东之际起兵并拉起叛军十来万，但是真正意义上根本不是可能赢得叛乱的胜利。
最后一点就是杨玄感是一个好将领，但绝不是一个好统帅。作为一个有野心的贵族，谋反这一大事杨玄感开初虽取得一些胜利，杨玄感却自谓“天下响应，功在朝夕”，骄傲自满，其实这只是他在勇武方面比较强悍罢了而。获得内史舍人韦福用后，更委为心腹，军旅之事不再专任李密。可韦福嗣只是因战被执，“原非同盟，实怀观望”，每设筹画定策，“皆持两端”。故李密言“奸人在侧，听其是非，必为所误”，建议斩杀韦福嗣，可杨玄感根本不听。待隋朝援军赶至，韦福嗣竟逃归洛阳，后为隋将宇文述车裂焚尸。
虽然杨玄感叛乱很快就被镇压下去，却直接导致了二征高句丽的失败，朝廷的威信进一步降低，而大隋上层的内乱又进一步加剧了农民起义的规模。大隋在经历了两次辽东惨败和杨玄感造反后，衰败不可避免地来临了。墙倒众人推，余杭刘元进起兵，东海彭孝才聚众为盗，宋子贤、向海明、杜伏威、辅公佑、苗海潮等大小二十余伙农民队伍纷纷扰动一方，河间赵万海、平原高士达都悍然立国，一向软弱的百姓们突然都暴戾起来，一个个争相干这株连九族的买卖。
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