隋軍的進擊進展神速，而步迦可汗對泥利可汗的連夜突襲並不順利。
雖然泥利可汗沒有防備，但泥利和阿史那庫頭二人手上也有七八萬的騎兵，且盡是精銳。雖然突遭打擊，但整體卻是調整的很快。
自雙方接戰以後，兩軍的主力便一直糾纏在一起。為了能夠抵抗步迦可汗的攻擊，阿史那庫頭盡可能的從一側攻擊步迦可汗大軍。
雙方的主力一直激戰了六個時辰，不分勝負。終于泥利可汗在雙方的交鋒中犯了大錯。
因為接戰措不及防的原因，泥利可汗所部並沒能及時地調整最佳陣型，各部先後接戰。到最後，泥利可汗手上根本沒有預備役可以使用。
在右翼的制高點上，泥利可汗原本不過布置了四千余人。因為步迦可汗軍的猛攻，此時基本上已經傷亡殆盡。
而援兵不至，右翼的制高點幾乎要丟失。
泥利可汗也發了昏，企圖先保住大營，再做其它計較。這個時候，他竟然下達了收攏全軍，呈全面防御狀態的命令。
正常來說，這個決定是有一定道理的，只要泥利軍能夠穩住局勢，使雙方進入相持階段，步迦軍勢必不可能耗費太長時間在這里。而只要步迦軍後退，泥利軍便可以打防守反擊，最後必然能穩中求勝。
可惜泥利可汗高估了自己的實力。
右翼制高點的丟失，導致了整個泥利軍大營都暴露在步迦軍的攻擊範圍內。因為佔住有利地形，大批的步迦軍便借著山勢從高向下一波波沖擊泥利軍的陣腳。
當天申時末，泥利軍的右翼率先開始崩潰。
原本計劃的兩側部隊向中軍靠攏，全軍收縮兵力的場面成了泥利大軍的崩潰倒卷。
越大的戰斗，軍隊的局勢越是無法調整。泥利可汗眼看著局面越來越惡化，卻是無法改善，只能干著急。
這時候，更大的危機出現了。眼看局面越來越嚴峻，位于聯軍左翼的阿史那庫頭擔心泥利可汗最後會把自己當背鍋的，放棄自己，使自己的軍隊成為他的掩護，竟然在最後關頭率先逃跑了。
步迦軍借此從左翼向泥利軍大包抄，戰場局面徹底無法改變，成崩潰之局。
眼看各路防線紛紛被擊破，這個時候，泥利可汗也只得壯士斷腕，拋棄還在鏖戰的兩翼和前鋒部隊，率領中軍和後軍向西北方向逃潰。
眼看著追擊的步迦可汗大軍像洪水一樣，鋪天蓋地的向自己涌來。泥利可汗心一狠，命令手下士兵將整個大營點火焚燒阻擋敵軍，而且無論如何不能讓步迦得利。
步迦可汗的主力大軍一路掩殺近半夜。八萬泥利聯軍逃散的不過三萬余人，其余部隊或死或降或俘，全部被留在了這片荒原上。
看著滿目瘡痍的泥利大營，對于泥利可汗最後的瘋狂，步迦可汗也恨得牙癢癢。這一把火雖然被及時撲滅，但約近半的草料、糧食都被燒毀了。
看著慘不忍睹的戰果和如此大的傷亡，眾人沒了得勝後的喜悅，只能拿著這些俘虜撒氣。
可噩運還沒有結束。
來不及修整的突厥軍隊這個時候要趕緊趕回大營，防止隋軍突圍。可步迦可汗的前軍剛行了十余里，噩耗就傳來了。
陸陸續續有逃潰的騎士從老營方向趕來報信，述說著隋軍的凶惡和殘暴。先是有隋軍突圍，接著是老營被襲，也烈戰死‧‧‧‧‧‧在這些斷斷續續地述說中，步迦可汗知道隋軍的援軍在他離開後，便和被圍的隋軍主力里應外合，攻破了他的包圍。
雖然不知道現在老營具體情況如何，但步迦可汗明白，自己這次孤注一擲的投機恐怕是失敗了。費勁心血，賭上一切的謀劃，至此正式成空了。
步迦可汗感覺天都快要塌了。
步迦可汗並不甘心。他馬上決定立刻率軍搶回大營，因為大營里堆積著半個草原的積蓄，他丟不起。
步迦可汗命令前軍加速向老營進發。
很快，親自率軍前驅的步迦可汗遇到了莫賀咄的殘兵。這算是和隋軍激戰之後唯一一支成建制保存的部隊，莫咄賀也讓步迦可汗較為全面的了解了現在隋軍的情況。
隋軍突然的打擊，誘敵，連續埋伏，一步一步地將突厥主力分割殲滅。
步迦可汗倒吸了一口涼氣。他知道他突襲泥利可汗這件事情怕是落入了隋軍的圈套了。隋軍故意賣了這個破綻，就是讓自己僥幸以為隋軍援軍短期內來不到，這才放心的南下一戰。而隱藏的隋軍卻借著這個機會直搗黃龍，將分兵的突厥主力一步殲滅。
想通了這個，步迦可汗馬上命令各軍停止前進，就地駐扎。
此時的泥利可汗已經不急著再率兵奪回大營了。他相信這個時候隋軍肯定在自己的必經之路上嚴陣以待，就是等著自己被這個重大的打擊沖昏頭腦後而盲目行動。
自己不能中了隋軍的計。
此時擺在步迦可汗面前的路只有兩條︰一條是立刻繞道返回草原，再做其它計較；而另一條則是孤注一擲，突襲關西。
至于回老營和隋軍決戰，步迦可汗想都沒想。只要隋人靠著自己的老營堅守上十天半個月，自己能不能回漠北都是個問題。
可事情到了這一步，突厥大軍的糧草輜重已經不足以支撐他再一次決戰了。而且沒有了他的大軍牽制隋軍主力，就是再向南拼死一戰，也不過是震動一下關中，並沒有太大的實在意義。南面有幾十座堅城，只要有一座堵住了自己，後面的楊廣就可以很快地追上自己。那個時候自己豈不就被隋軍甕中捉鱉了。
想想當日出征時的豪情萬丈，再想想為了這一戰突厥人犧牲了多少，步迦可汗是真心不甘心。可咬著牙，留著淚的他，也只得命令大軍向西北方向繞過冠軍侯山，撤回草原。
眾將被這條命令驚住了。撤回草原，大汗莫不是瘋了，現在不是我軍佔了上風嗎？
很快，整個突厥大營就流言四起。雖然步迦可汗已經極力地封鎖消息，但很快所有人就知道留在彌娥川南的十余萬突厥大軍全軍覆沒了。
隋軍援軍已到，突圍成功。鐵勒諸部臨陣倒戈，已經返回草原爭奪草原霸主地位去了。