拓跋琛自思现虽有浮桥直达北岸，但自己前已有虎牢之失，实是戴罪之身，今若再不战而走，死罪难逃矣。本军乃洛阳藩蔽，薛虎子定不会坐视不救，而且魏军东翼有严密的工事，短时间定可保无虞，想到这里，一咬牙，下令将北侧浮桥焚毁，想来一个破釜沉舟，背水一战，另外亲率一万人坚守西翼。同时命斥候走水路将战情通报洛阳薛虎子。
曹山率兖军精骑突入魏营，前期进展顺利，魏军非死即降。但魏军见浮桥被焚毁后路被断，全军哀嚎，又见拓跋琛亲临前线指挥，无奈之下全都坚守大寨，誓死不退。曹山一军的攻势顿时受阻，双方陷入胶着。
垣闯见曹山迂回成功，下令全军猛攻。魏军东翼虽工事完备，但架不住兖军有三万人，压力骤增，很快前沿的防御工事便被兖军突破，魏军撤到壕沟后的鹿砦拒马处继续坚守。垣闯下令弓箭手靠前，万箭齐发，掩护士卒铺设短梯，很快壕沟也被铺平，兖军一拥而过，两军又在拒马处鏖战，拒马防线若再被突破，魏军就只能退入大营硬拼了。
拓跋琛接报说东翼防线接连被突破后形势岌岌可危，心急如焚。可是洛阳援军久久不至，只得抽出两千兵力增援东翼。但是区区两千人撒在宽大防御正面，实在是杯水车薪，防线仍是处处告急。
再说洛阳薛虎子得知拓跋琛一军情况危急，亦是愁上心头。斥候报说抄后的兖军竟有两万之众，就算派主力前去救援，以兖军之凶悍，短时间内也难以肃清，而且很可能会被缠住难以脱身，那时洛阳城危矣。但若坐视不救，待拓跋琛部被荡平，洛阳亦是孤城难守，真真是进退两难。无奈之下，决定派裨将柴河领五千军士往救，尽量拖延战事，同时派出信使向北面高凉陈汉求救。
那柴河领五千人到得阵前，发现兖军早有准备，且西向防守的兖军兵力不在自己之下，不敢强攻，便下令扎营，准备与兖军对峙。陶松见来援魏军不但不来攻击，反而欲扎营固守。便趁机率兖军冲杀过去。正在扎营的魏军没想到兖军竟会主动出击，遂陷入混乱。陶松一马当先，贯入魏阵，左冲右杀，如入无人之境，魏军当者皆披靡。柴河支持不住，大败西逃。陶松在后掩杀，一直追出二三十里，怕兖军西翼有失，领军而回。柴河清点军士，伤亡过半，已是无力再战，遂退回洛阳。
垣闯的三万兖军在东翼冒着箭雨轮番冲锋，很快，壕沟后的鹿砦和拒马全部失守，兖军乘胜进逼，魏军退回大营。
拓跋琛闻援军败走，陷入绝望，便暗中下令重修焚毁的浮桥，准备渡河北走。但援军失利的消息此时也早已经瞬间传遍全军，又闻拓跋琛在重修浮桥，全军皆是毫无斗志。而兖军的攻势却是愈加猛烈，不久后便全军崩溃，纷纷向浮桥处退却。两路兖军东西对攻，很快便肃清残敌，在大营内会师。魏军两万人全军覆没，或死或降，无一人逃脱，拓跋琛逃跑不及亦被曹山斩杀。
垣闯命全军继续西进，离洛阳五十里扎下大营，派出斥候探查魏军虚实。不久回报说洛阳守军并无异常，但高凉陈汉业已率三万人来援，目前已抵达黄河北岸五六十里处。
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