遼軍在付出兩千人傷亡的代價后，終于撞碎了擋馬板，殺進了宋軍長槍大陣中。
這時遼軍全面殺上，一左一右兩支草原騎兵也向宋軍的兩翼殺去，他們明顯殺機不濃烈，猶猶豫豫，沒有那種勢如破竹的氣勢。
范寧看得清楚，喝令道：“左右翼突擊敵軍兩翼，把他們殺退！”
“殺啊——”
種諤大吼一聲，左右五萬騎兵向敵軍左右翼殺去，騎兵瞬間混戰在一起，只激戰了不到一炷香時間，左翼的烈山部率先支撐不住，他帶領手下調頭逃跑，緊接著右翼的乃蠻部也跟著迅速撤退了。
達旦部甚至還沒有和宋軍交鋒，它們也跟著撤退，三支草原騎兵沒命地在曠野里奔逃，直向北方的草原逃去。
宋軍也并不追擊草原三部，藍色令旗揮動，五萬宋軍騎兵從兩側包圍了敵軍中軍主力。
耶律萬山得到草原三部不敵而退的消息，氣得他破口大罵，這哪里是不敵而退，分明是臨陣脫逃，而且是約好的臨戰脫逃，否則達旦部就不會連敵軍都沒有碰上，就調頭逃跑。
草原三部的臨陣脫逃，頓時使整個戰局失衡，范寧抓住機會，下令十五萬大軍全部壓上，十五萬大軍將四萬敵軍團團包圍，形成一個巨大的鐵桶陣。
四萬遼軍傷亡慘重，卻沒有一點扭轉戰局的機會，眼看軍隊越來越少，宋軍卻越戰越勇，西軍十分驍勇善戰，騎兵也從外圍向里面的遼軍放箭，短短一個時辰，四萬被包圍的軍隊已傷亡過半。
副將耶律罕大喊道：“大帥，我們已經必敗無疑，下令突圍吧！”
耶律萬山也知道敗局已定，他大喊道：“全軍向北突圍！”
剩下的一萬八千士兵奮力突圍，但宋軍的長槍陣韌勁強大，他們根本就突圍不出去，傷亡繼續加大。
副將耶律罕被一陣亂箭射中，翻身落馬，被數千匹戰馬踩踏如泥。
耶律萬山渾身浴血，但他終于發現了一個機會，東北角的宋軍稍顯薄弱，好像配合銜接不上。
“跟我殺！突圍出去。”
他率領主力大軍強攻東北角，不顧一切地要突圍出去。
到了中午時分，耶律萬山率領數千騎兵終于從東北角殺開一條血路，沖了出去，卻遭到兩萬宋軍騎兵的阻殺，耶律萬山見無法向北突圍，只得調頭向西突圍。
最終只有數百人突出了宋軍的包圍圈，耶律萬山惶惶如喪家之犬，不敢回大同城，而是向西北草原方向逃去。
激戰了近四個時辰的大戰在下午終于結束，八萬遼兵除了草原三部逃走外，其余五萬大軍幾乎全軍覆滅，只逃走了數百人。
遼軍陣亡超過四萬人，投降八千余人，而宋軍也付出六千余人傷亡的慘重代價。
傍晚時分，范寧率領八萬大軍兵臨大同府城下，五千守軍已經逃走，城門大開，大同知府劉智率領大同官員出城投降。