雙方混戰了好長一段時間，難分勝負，處于那種膠著狀態。面對這種戰況，李密心里有些著急，他是希望借自己兵力上的優勢速戰速決，一舉擊敗王世充。可現在……考慮了會兒，他決定放手一搏，大舉進攻王世充。于是，他當即命令將士奮力拼殺，并許以重賞。
然而就在這時，瓦崗軍的營寨上空騰起了一片火焰，緊接著火勢趁風迅速蔓延，熊熊燃燒，發出嗶嗶啪啪的聲響。李密望著眼前那一片片通天火光和滾滾濃煙，不禁大驚失色，跌足長嘆。此時，他真后悔沒聽程知節的諫言，更改連營的錯誤方式。然懊悔已沒什么意義了，他冷靜了一下，就大聲命令單雄信、程知節等將領率軍撤退，以免遭受敵人毀滅性的打擊。單雄信一邊下令士卒后撤，一邊保護李密安全逃走。
王世充看到漫山火起，又見瓦崗賊軍抱頭鼠竄，大喜，當即馬槊直指天庭，令將士追擊敵人，把他們統統消滅在北邙山上。東都軍眼見敵人被烈火包圍，一個個熏得睜不開眼，不少人被燒得嗷嗷直叫，十分興奮。他們一面歡天喜地叫喊著，一面揮舞著刀槍殺將而去。面臨生死關頭，瓦崗將士們的斗志被完全激發出來了，他們發出雷鳴般的喊聲，不顧一切地殺向敵人。很快他們就將東都兵殺退了數十米，戰局似乎出現了轉機。
李密見狀，驚喜萬分，當即命令本部人馬轉過頭，向前沖殺。這一出乎意料的局面令王世充驚出了一身冷汗，不過此時他并不慌亂，依然按計行事。他猛然回頭沖著有些心慌意亂的士卒斷喝一聲，勒令他們繼續前進。隨即，他飛馬跑向西側，沖著不遠處的郭什柱大吼了一聲。
郭什柱明白鄭公的意圖，于是他立即把費了九牛二虎之力才物色到的那位貌似李密的家伙綁在自己的戰馬上，飛速地繞著跑，一邊扯開粗嗓門向敵軍喊話，說已抓住李密了。這一消息大大地動搖了瓦崗軍心，他們的斗志一下子就低落了許多。他們一邊應戰，一邊疑疑惑惑地往后退。
王世充見機會來了，厲聲命令將士往前沖。此時，山頂西側突然響起了一片巨大的喊殺聲，緊接著一隊人馬從高處沖了下來，直奔敵軍殺去。王世充眼見郭士衡的伏兵適時出現，非常高興，立馬揮師而上，與對方形成了前后夾擊之勢。一時間，東都兵蜂涌而上，將瓦崗將士層層包圍，奮力廝殺。于是，山谷間慘嚎四起，血流成河，尸橫遍野。
兩軍混戰，東都兵越戰越勇，越殺越起勁，直把瓦崗軍打得潰不成軍，死傷無數。李密見形勢不妙，率部奮力突圍。單雄信和程知節等將軍一馬當先，揮舞著手中的兵器奮勇殺敵。經過一番苦斗，他們終于殺出了一條血路。于是，李密趁機帶領部下將士突出重圍，往洛口方向逃奔。
瓦崗士卒見主帥已逃，一下子就喪失了斗志，他們為了活命紛紛伏地投降。只有陳智略和張童仁仍舊堅持作戰，他們倆兵合一處，準備并力打開西面的出路，好沖出敵人包圍圈。然而不幸的是，此時王世充率領張績、崔弘丹、楊汪、郭士衡等多名猛將前來增援即將敗退的段達。他們重新緩過氣，一步步將陳智略、張童仁所部逼向絕路。
陳智略清楚地意識到自己已無逃出重圍的可能了，但依舊拍馬舞矛直取張績，欲同歸于盡，殺身成仁。張績眼疾手快，躍馬上前，揮戟直刺陳智略。緊跟著，郭士衡也從一側驟然挺叉迎戰張童仁。兩對人馬，團團廝殺。空中刀戟翻轉，快如閃電，發出陣陣清脆的撞擊聲，地上馬蹄交錯，沙塵飛揚。
不多時，陳智略和張童仁抵擋不住對手的兇猛，漸趨下風。一旁的孫長樂和裴行儼實在按捺不住了，他們一齊帶傷上前助戰。王世充見狀，馬上就命崔弘丹、楊汪兩將截擊對方。病虎斗不過狗熊！盡管裴行儼與孫長樂都是名聲大振的猛將，然因身負重傷，無法施展應有的身手，戰還過五十回合就支撐不住了。崔弘丹見孫長樂力怯，刀法散亂，便虛晃一槍，一側身舒展猿臂乘勢將對方一把扯下馬，令手下上前綁了。
楊汪眼見崔弘丹活捉了孫長樂立了大功，自己也不甘示弱，竭盡全力戰裴行儼。裴行儼雖處下風，卻頑強抵敵。楊汪忽然靈機一動，手一收縮，掉槍撥馬往回跑。裴行儼一時失去理智，誤以為楊汪敗逃，舞錘直追。就在快追上楊汪那一瞬間，楊汪出其不意地轉身一槍刺在裴行儼坐騎的前蹄。那馬疼得大嘶一聲，高高躍起，將裴行儼重重地掀翻于地。楊汪趁機把槍頭對準裴行儼的咽喉，命手下將他捆住。
張童仁見裴行儼和孫長樂均被俘，大驚，他勒馬欲從另一側逃走，卻被郭士衡堵截住了。他只好硬著頭皮再戰敵手，然心有余而力不足，一番苦斗過后，他也被郭士衡擒住了。陳智略眼見張童仁三人被擒，很是難受。他深知自己已陷入孤立無援的險境，卻并不想束手就擒。因此，他振作精神，大吼一聲，使出渾身的力氣力戰張績。張績也立功心切，把那把畫戟舞得溜溜直轉，招招刺向對方的要害。兩人大戰數十回合，也不見勝負。
此刻立在一旁觀戰的王世充見陳智略如此勇猛，堪比當年的馬超，遂生愛慕之情，一心想得到他。于是，他忽然打馬上前，用禮賢下士的腔調勸說陳智略下馬受降。陳智略豈肯忍受縛手之辱，他一邊力戰張績，一邊破口大罵王世充。王世充不生氣，依然語氣懇切地請陳智略歸順自己。他相信自己的誠心能夠打動這位武功超群的英雄，日后必為自己所用。可是幾番過后，陳智略仍舊不肯低下那顆桀傲的頭顱。
這時，王世充也逐漸失去了耐心，不由扭頭朝身邊的孟孝義使了眼色。孟孝義立馬會意，拈弓搭箭，冷不丁嗖地一聲射向激戰中的陳智略。只聽啊地一聲，陳智略就一撒手，翻身墜落馬下。待睜開眼睛時，他已被張績等人推到王世充的面前。
張績喝令手下敗將跪地向鄭公磕頭受降，然陳智略挺直腰氣昂昂地盯著王世充冷笑，嘴里還罵個不停。王世充一向粗暴兇殘，容不得別人當面謾罵自己，可這會兒他卻不動怒，不殺人，而是一臉堆笑上前親自為陳智略解縛，接著又是一番誠懇的勸降。這一下終于把陳智略感動了，他撲通一聲拜倒在地，向王世充納降。王世充大喜，慌忙屈身扶起陳智略，好言撫慰了一番。然后，他又以同樣的方式收服了張童仁、裴行儼、孫長樂等瓦崗將領。
陳智略、裴行儼等大將的投降，徹底擊潰了瓦崗軍士僅存的一點點信念。他們失去了繼續作戰的勇氣，紛紛繳械投降。很快，北邙山就完全被王世充率領的東都兵占領了。一場慘烈的戰役就此結束，東都將士們在尸首堆積如山、鮮血四處流淌的山谷中歡呼雀躍，慶賀自己的勝利。