韓遂的自信是建立在對呂布軍的認識不足上。上一次的隴縣之戰，因爲地形原因，呂布並沒有動用騎兵和車載中型弩炮。這些韓遂並不知道。
看到韓遂的兩翼騎兵掠出，呂布也下令兩翼的柺子馬前去迎擊。兩軍騎兵都是先向兩翼展開，都試圖迂迴到對方步卒的後方，最後還是四列騎兵相撞，錯馬而過。
韓遂的騎兵有四千，而呂布的柺子馬卻只有兩千，還有五百鐵浮屠是作爲預備部隊。柺子馬與西涼騎兵錯馬前，就放出一輪箭矢，用精準的箭術先幹掉了近千輕甲西涼騎兵，錯馬而過時，又用馬槍捅殺七八百人。
韓遂的西涼騎兵還是慣用馬刀劈砍的攻擊方式，很難劈開對方身上的鎖子甲後給予對方造成傷亡。雙方交陣的第一回合，西涼騎兵傷亡就近半，而柺子馬只有近三百人的傷亡。這些傷亡的柺子馬大部分是因爲戰馬被對方劈砍受傷，摔落馬下導致的。
兩軍騎兵錯馬而攻時，步卒的陣列也相距不到五十米，西涼軍的長槍方陣如林長槍在將官號令聲中，依序倒下端平，形成一堵令人不寒而顫的鋒矛之牆。此時近兩百個火球突然從天而降，精準的落在西涼軍的長槍密集方陣中，騰起一陣陣烈焰，正是後方百多米處弩炮陣地發射的火爆彈。
這些火爆彈的發射參數是被各弩炮炮長反覆計算實測得出的。因此他們敢於在兩軍兵士相距不到五十米時纔開始發射。衆多西涼長槍兵還有強弩手被騰空而起的烈焰吞沒，慘烈呼號着滿地打滾。呂布此前多日堅守營壘不出正是爲了等待這些車載弩炮和相應彈藥的到達。
韓遂一看急了，連忙吩咐身邊的令信兵前去通知兩翼作戰的騎兵抄掠到呂布陣後，摧毀他的弩炮陣地。幾騎令兵策馬而出。率領西涼左翼騎兵的是韓遂部下程銀，他已發現對方在用弩炮轟擊己方的長槍方陣，未等韓遂的令兵來傳令，就自行率衆騎奔向弩炮陣地。與他們相錯而過的柺子馬調頭緊追不捨。
當程銀的騎兵衝到弩炮跟前時，兩列圓形排列的虎賁陌刀兵斜端起了長刀將弩炮陣地圍在圓陣中央。刀杆後端頂着平地上挖出的小土坑。程銀自是不敢讓自己的兵士們往刀尖上撞，他高聲喝令，西涼騎兵們取下騎弩，準備圍射。
一名西涼騎兵剛剛把弩的弓弦拉開，一支利箭就沒入他的後背，慘叫一聲，跌落馬下。後面柺子馬已經追上來了。
圓陣中也有一兩百虎賁射手，對着繞陣奔跑的西涼騎兵不斷瞄準射擊。而作爲後備的鐵浮屠被呂布投入了過來，殺向這些西涼鐵騎。與此同時，圓陣中的弩炮手們還是有條不紊的將一發發火爆彈投放到西涼軍的中央方陣之中。
不停投射的火爆彈雖然無法讓整個西涼軍陣變成火海，但也是處處烈焰升騰，濃煙滾滾。整個軍陣早已陣形大亂，並造成不少兵士傷亡。長槍密集方陣也因混亂而導致的寬大縫隙。
呂布軍的劍盾重步兵方陣在弩炮發射時，就開始向前移動。當對方重弩手用大黃弩射出一發發重矢時，他們就迅速或舉或挺，用大盾拼接成一個龐大龜殼，罩住整個方陣。
劍盾重步兵和西涼長槍兵終於開始接觸。前者先來一通標槍齊拋，這些標槍將夾承在長槍兵中的弩手徹底壓制後，迅速利用西涼長槍方陣的寬大縫隙，穿插到方陣內部開始屠戮。
西涼長槍方陣兩邊的刀牌兵也遭受到標槍攻擊，不少人盾牌上都插入了好幾根標槍，標槍的重量讓他們無法將盾牌舉起。對方也沒給時間和機會讓他們拔掉盾牌上的標槍。
當呂布的劍盾重步兵和這些西涼長槍兵弩手，面對面緊挨在一起的時候，結果是不言而喻的。心驚膽顫的韓遂看到隴州之戰那一幕又上演了。呂布的虎賁重步兵用短劍，標槍瘋狂捅刺着就近的長槍手和弩手，而後者要做出反擊，只能丟掉手中長槍，用匕首和短劍與對方肉搏。
然而丟掉了五米長槍，使得更多的劍盾重步兵從正面列陣攻了上來。在訓練有素，擅長近距搏擊的劍盾兵面前，這些長槍兵和重弩手和一個剛剛入伍的農民沒什麼區別。他們被大量殺傷，很快就呈現崩潰的勢頭。兩翼刀牌兵亦是抵擋不住正面攻擊，陣形很快就凌亂起來。
而在呂布軍陣後方的弩炮陣地周圍，西涼騎兵還和柺子馬，鐵浮屠做着最後的搏殺。這些柺子馬仗着箭術精良和欺負西涼騎兵甲冑單薄，乾脆不與西涼騎兵短兵相接，而是在亂馬交錯奔馳中，射出一發發箭矢。幾乎箭箭都能命中目標，也有射空的，但誤傷的卻是沒有。
鐵浮屠則是仗着人馬重甲，策馬與西涼鐵騎近身相搏，馬刀對砍。西涼騎兵自然是砍不動對方，只有被對方砍的份。所幸，他們比鐵浮屠的馬快，只能策馬躲避。但遠離鐵浮屠後又會遭遇柺子馬的射殺。
用時不多，西涼騎兵就被斬殺的所剩無幾，剩餘少量西涼騎兵策馬而逃，柺子馬緊追不捨。
韓遂看到大勢已去，和幾十名親兵悄然離開戰場，向西逃去。他還沒行出十幾仗遠，就遭到一支人馬攔截，爲首者正是馬超。
隨着一聲大喝：“韓賊休走！”馬超拍馬上前，就要取韓遂人頭。他身後的百餘親騎也齊齊催馬上前與韓遂的親兵戰在一起。馬超與韓遂僅僅戰了三個回合，就一槍刺穿了韓遂的咽喉，一股血箭從韓遂喉嚨處噴出，又吐了一大口鮮血，才從鞍橋上栽了下來。
韓遂親兵見他已然身亡，哪有心思再戰，紛紛撥馬逃逸。馬超豈能放走他們，和親兵一起繼續兜殺，片刻就將對方殺的乾乾淨淨。馬超這纔回過頭來，跳下馬，拔出佩劍，一劍斬掉韓遂的腦袋。
此時，西涼步卒也已然崩潰，除了被斬殺的，剩餘的均棄械投降。
夕陽西下，殘陽如血，整個戰場上到處都是層層疊疊的屍體。虎賁兵卒們驅使着俘虜打掃戰場。一直立馬觀戰的呂布心裡清楚，此戰之後，整個雍涼都完完全全的收入自己囊中。