虽然金军以经先走了好几天，但因为是败军，走得不快，而蒙古军全是骑军，还是一人双马, 轮流换乘, 日夜兼程赶路，就连吃饭休息，也都在马背上度过。就这样过了三天三夜，蒙古军竟一连走了近八百余里的路程，终于在离银州城西二十里的地方追上了金军。

但这时金军都进了银州城，蒙古军无法攻击，因此铁木真决定等金军出了银州之后，再对金军动袭击。同时为了躲避金军的探子，铁木真下令蒙古军全都进入横山山区中，一面隐藏自己的行踪，一面也稍做休整，而且在山中遇见旅人猎人都一率杀死。

就这样到了第二天，金军离开银州，再度出时，蒙古军就一直牢牢盯着金军，等待着袭击的时机。

一直等到金军走到了无定河边，在河岸边扎营休息，现在金军人马俱疲, 又毫无防备。铁木真一见攻击的时机终于来了，于是立刻下令，让木华黎和博尔忽率五千人马攻左翼，博尔术和赤老温率五千人马攻右翼，自己和者勒灭、忽必来、不台、哲别、主儿扯歹、耶律阿海、耶律秃花等大将，以及三个儿子，率一万人马攻击中路。铁木真高举战刀，率领着蒙古大军三箭齐，向金军攻去。

虽然蒙古军同样经过连日赶路，人马也都十分疲惫了，但双方的心气却大不相同，金军连遭败阵, 早己士气低落，如果不是现在以经撤军，军心早就涣散了。相反蒙古军却是士气高涨，再加上蒙古与金国之间本来就有血海深仇，现在正是对金军复仇的大好时机，因此蒙古军人人斗志旺盛，早己忘记了疲劳、饥饿、干渴，全都化身为一头头复仇的恶狼，只想着把眼着猎物撕成碎片。

金军本无斗志，而且现在又是促不急防，还没等蒙古军杀到近前来，早己乱了阵脚，自顾着四处找地方躲避逃命，就算有少数士兵想要迎战蒙古军，但也只能被裹挟在大多数人流之中，不由自主。结果你撞我，我阻你，使形势更加混乱不堪。

纥石列志宁一见，急忙命人备马，又招呼猛安七斤、蒲察贞义、完颜通、兀颜等大将整顿人马，抵挡蒙古，但为时以晚，金军早已是阵不成阵，队不成队，就凭他们几个人也喝止不住了。

就在这时，蒙古军的第一波打击降临到了金军的头上，无数利箭从空中落下，一下子又夺走了无数金兵的生命，悲呼和惨号震天响起，鮮血也开始染红着河边的土地。使金军更加慌乱，人推马、马踏人，马翻人堕，呼喊震天。

等到蒙古军的三队骑军冲入金军阵中的时候，战争再不成战争，而是一场一面倒的大屠杀，只有蒙古军对金军的屠杀。金军毫无抵抗之力，只被蒙古骑兵杀得分崩离散，肢离破碎，溃不成军。只能沿着河岸两边奔逃，有些会水的金军也不顾河水冰冷刺滑，跳入无定河中，向对岸游去。

而完颜允恭和众大臣在整个金军的最中心部位，周围幸好还有两千多名贴身的卫士保护，才一时没有被乱军冲散，而且也没有让蒙古军杀到近前，但也被裹挟在乱军之中，动弹不得。这时纥石列志宁道：“陛下，看来我们一时是渡不过河了，还是先沿无定河，向南走吧。”沿无定河向南，也能进入大金的境内，是京兆府路的绥德府。因此纥石列志宁才建议这样改路行军。

而这时完颜允恭早己吓得六神无主，由别人怎么说就怎样做了。当下由纥石列志宁、仆散忠义两人搀扶上马，在诸将的保卫下，沿无定河边向南而行。但这时金军被蒙古军打得纷纷向河边退却，使河岸边十分拥挤，走了好一会，才走了几十步的距离，而这时蒙古军已快要杀过来了。

完颜允恭不禁心中大急，立刻下令对挡在队伍前面的人马一率格杀匆论，并且亲自引弓搭箭，连射死挡住他们前进的三名金军。而其他的金军也想要逃命，见皇帝这一带头，立刻纷纷仿校，对着昔日的同袍，往日的战友不惜也拳脚相加，枪刀相对，在自己人群中杀开一条血路，只为了争夺一线逃命的机会。而仆散忠义、纥石列志宁等大将对此也都沉默不言，只是保护着完颜允恭，从用金军的血肉冲开的通道中逃走。

经过众人的拼死力战，总算是杀出了一条血路，也渐渐脫离了战场。但完颜允恭身边只剩数百人马，文臣只有完颜白撒、张文寿等几人，武臣只有仆散忠义、纥石列志宁、纥石列胡沙虎、术琪高虎、猛安七斤、蒲察贞义等人，大将兀颜也中箭身亡，完颜通也死于乱军之中。