双方对峙了一天之后，第二天信心十足的杜文焕命令全军进攻，林丹汗退无可退，抢来的财货不能就这么扔了，再说了明军连贼寇都打不过，岂是他蒙古大军的对手，既然主动上来找死，那他一定要给予这些明军一个深刻教训，看以后还敢不敢出城与其野战。
随即命令蒙古右翼两万兵马进攻明军步卒方阵，五千嫡系在后督战，一万两千人做预备队看住明军骑兵。蒙古右翼连铁甲都凑不齐，怎么敢去硬冲明军步卒方阵，自己到底有几斤几两他们很清楚。
可林丹汗督战队就在身后虎视眈眈，只好命令那些小部落的人马去冲击明军方阵，实力弱小在草原就是原罪。这些小部落只能含恨接受命令，以一种决死冲锋的姿态杀了过去。
明军方阵先是火炮齐发，紧跟着便是鸟统与弓箭，缺乏防护的蒙古骑兵损失惨重，冲入长枪阵中的勇士最终也没能将明军撼动一毫。
在后方高处山岗观战的林丹汗看到这一幕，便知道他之前的想法太过狂傲，只是想不通为什么那辽东的女真人能把明军打得不敢出城，而有过辉煌历史的蒙古战士竟然衰落到这等地步。
正面强攻不行，那就侧翼进行迂回骚扰，林丹汗倒要看看明军能维持这样的军阵多久。杜文焕经验老道，看出这帮蒙古人怯战的本质，命令阵中的士卒卸甲轮换休息。
一帮连铁质箭头都凑不齐，长期被蒙古贵族压榨的普通士卒，哪里有什么力气将箭雨射入明军阵中。只能用肉身顶着明军火力，与明军接近迫使阵中士卒无法正常休息。
在付出了千余人伤亡后，在寒冷的旷野里站了一上午的明军士卒，连午饭都只能胡乱吃上两口，谨防蒙古人趁机偷袭。蒙古人紧跟着又发起了进攻，明军阵型被冲散虽很快重新恢复，但眼精的林丹汗知道机会来了。
林丹汗瞅准时机下令嫡系部队一万五千人投入战场，其中还有五百重甲骑兵，花了极大心血打造的，藏到现在就是为了给明军一个措手不及。
重甲骑兵的出现让杜文欢瞬间警觉，边境一直严格控制生铁流出，这林丹汗被辽东女真人打得狼狈西逃，手上应该没有这样的力量，怎么占据右翼还不到半年就有了如此强大的力量。
杜文焕见状立刻命令李卑率领六千轻骑迎战，隔开后续跟进的轻骑兵，就算重骑兵将军阵凿出了缺口，但缺乏后续跟进的力量，只会陷入阵中被密密麻麻的士卒杀死。
林丹汗见明军底牌尽出，立刻将手下最精锐的五千勇士夹击明军骑兵，让右翼诸部跟着重骑兵冲进去。看来今天不仅明军步卒要被他一口吃掉，就连骑兵精锐也要葬送于此，榆林城岂不唾手可得。
杜文焕见蒙古人将所有兵力全部押上，不由得冷笑一声，命令身旁旗手打出红色大旗，战场西侧突然出现了五百骑兵朝着山岗上的林丹汗冲了过来，老辣的杜文焕岂会毫无准备，昨晚得知援兵即将赶到的消息，便命令他们潜伏在战场等候他的命令。
林丹汗此刻身边只有卫队所剩无几，那五百重骑兵就是他的亲卫，林丹汗不甘心失败让手下重骑兵集结，硬冲这支明军轻骑，同时让冲在最后的千户率兵回援。
明军骑兵分出一小股部队缠住这些重甲骑兵，主力依旧直奔林丹汗而来，与此一支更为庞大的明军步卒方阵同时出现在双方视野里，朝着陷入军阵之中的蒙古人杀来。
林丹汗完全没料到从战场西侧还能杀出这么多明军，宁夏银川方向的明军不是被牵制住了嘛，哨骑并没有回报说有明军前来支援。
眼看着明军骑兵离他越来越近，死亡的恐惧面前林丹汗顾不得还在前方作战的大军，带着几名亲卫骑上快马疯狂向后逃窜。大汗都跑了，手下自然心领神会顾不得前方还在跟明军作战的弟兄，调转马头就开始向后狼狈逃窜。
又累又饿的蒙古右翼各部最惨，他们前锋已经跟着重骑兵冲了进去，又累又饿的他们只好舍弃兄弟调头就跑。可是战马体力不支，加上长城附近地形崎岖限制了骑兵速度，无奈最后成了林丹汗的垫背。
在后方指挥的杜文焕敏锐地察觉到这一情况，立刻挥动令旗命令放弃追击林丹汗本部，夹击越跑越慢的蒙古右翼诸部。
李卑正率领骑兵大败林丹汗来不及撤走的前锋部队，刚想乘胜追击不料后方传令兵赶到，立刻率领六千骑兵加快速度，堵住了蒙古右翼各部撤退的道路。
各部部落首领见状只能抛下部队，率领精锐逃出长城，领导都跑了剩下的自然一哄而散，纷纷夺路而逃。
蒙古右翼死伤惨重仅剩万余兵马逃到塞外草原，李卑出长城追击几十里后，也不敢继续率军追击，粮食后勤补给跟不上，茫茫草原上他们只能饿死。
被追杀的林丹汗凭着胯下宝马速度，摆脱了想要擒杀他的明军，顺利与押送财货的三千骑兵汇合后，收拢了逃出生天的部下，粗略统计损失了两千多人马，见明军不敢继续追击，林丹汗趁着蒙古右翼诸部损兵折将，以强硬手段直接吞掉了万余兵马和他们的部众。
凡是不服从的蒙古贵族，都被他以触犯军法的名义杀掉，此举固然壮大了军队，可是政治上影响太快，消息传到其他蒙古贵族耳朵里，纷纷嘲笑这位蒙古大汗欺软怕硬，连明军都对付不了，只知道杀自己人，还不如跟着皇太极混。
战后俘虏的数千蒙古人全被杜文焕杀掉，这帮人就算被送到神木县当炮灰，也要吃他十天粮食，干脆杀了了事人头挂在长城上，警告塞外的蒙古部落好好看看入侵大明的下场。缴获的马匹能卖的让商人接受，剩下的他也养不起，只能杀掉给士兵们加餐。