好在程天河决非徒有虚名，一得知慕容豹投敌就已经开始备战，发现进兵神速的萧骑后临危不乱，当即遣三万骑兵正面迎战，让城内的何晟率两万燕骑从侧翼进攻，自己率三万齐骑掠阵。可惜貌似神武的齐骑已有二十余年未曾大战，战力远不及北燕骑兵，五万联军在两万龙卷风冲击之下，竟然有崩溃之象。程天河当机立断，交待监军太监吴澄领五万步卒入燕京城加强城防，副帅刘锟率剩余十五万人沿城墙结鹿柴、挖壕沟、搭拒马、布弓弩。自己则亲率三万骑兵加入战局，以八万骑对两万骑。
见主帅当先，齐军士气大振，三面受敌的萧挞渐渐不支，不得不边打边退，程天河本不想追击，但姜琮视此战为国战，已下了死令，必得北燕全境，只得冒险进攻。萧挞一退五十余里，死伤惨重，但章法不乱，败退三十里后，赫连大地的后续骑兵陆续赶到，加入战局，齐军顿呈败相。何晟一见不妙，更是马上退出战局，见机再降大周，燕齐联军瞬间就被击溃，数万人马四处逃散，死伤无数。程天河一来想为燕京城防争取时间，二来得此大败亦无颜苟活，率亲兵两千骑死战不退全部战死。北燕境内多为平原，极利马战，赫连一边遣轻骑四处追击，一边集中一万覆甲重骑、五万轻骑直扑燕京城。
其实程天河已有预感，齐军挡不住周骑，唯有清野坚壁、据城死守，待周军粮草不济，自会退军。之所以不是全员进城，是因为燕京城小，如全员进城，为周骑所困，几日功夫就会弹尽粮绝，不战而败。而在城下布防，加上城头的强矢劲弩，周军极难围城。故临走布置实为上策，可惜身为枢密使兼兵部尚书的副帅刘锟自认是皇上心腹，嫉恨本已隐退的程天河官职压过自己一头，不听监军吴澄劝告，执意领五万步卒进军，想在骑兵得胜后抢夺战果，而城外布防亦不果断，阵形松散。
待那五万步卒赶出二十余里，得知前方骑兵战败，不是就地布防，而是急急后撤，阵形大乱，后方追至的周骑不废吹灰之力，轻易就将这五万步卒消灭，仅刘锟等十余骑逃回城内。所幸老太监吴澄曾随太祖征战，还算老道，强令城内兵丁壮士上城墙死守，关闭所有城门，并令城外十万守军拼死结阵拒敌。可怜城外尚未完成布防的十万守军在北周铁甲重骑的冲击下，死伤惨重。直到天黑周骑收兵后，吴澄令五万城内守军出城会同城外残兵连夜布防，总算有了喘息之机。
再说这周军经过一天一夜的赶路、拼杀，也已疲惫至极，加上都是骑兵，无法攻城，故当夜就在城外二十里处扎营，此后几天也不急于攻城，一边四处追杀溃军，一边就地征集粮草，想待城内守军断粮后不攻自破。周军有一支追杀逃散齐骑的轻骑，约一万人马，一时追得兴起，在燕京城南百里处与姜琮的御林军不期而遇，自以为齐骑羸弱、不堪一击，率先发起进攻，不想那五万皇家骑兵乃齐国最精锐的军队，加上御驾亲征，士气高昂，人人争先，竟是将不可一世的周骑杀得大败而逃。
姜琮知悉前方败绩，又急调国内兵马驰援，一面向燕京城输送兵员粮草，一面在黄河两岸加强布防，但也不敢主动出击。而赫连大地因起兵时未曾想到齐国会用举国之力来战，兵力、粮草准备不足，又恐国内刚刚收复的几大部族联手反叛，时至深秋，也无意再战，故在燕京城下与齐议和。
议和结果是周得北燕幽州以北的云、涿、朔、应、蓟五州，齐得幽、檀等七州，并在幽云两州设榷场互市，北燕亡，自此周齐完全形成对峙之势。这一战，看似齐得了七州土地，但损失约占全国一半的七万骑兵、十五万步卒另有钱粮无数，更惨的是东北方屏障尽失，真正是一场惨败。
姜琮将此战失利之责尽数归咎枢密使刘锟，去功名、处凌迟、夷三族，但对国内仍称此战乃是灭燕大捷，封赏三军，死守燕京城外的校尉杨伐，战后两年被擢升至游击将军。周国虽也损失了三万骑，但未伤元气，尽得南下门户，自此占尽先机。此后十余年，大战没有，小战不断，周骑时时深入齐境劫掠，齐军多不敢应战，只能据城自守，边民苦不堪言。