辽军在付出两千人伤亡的代价后，终于撞碎了挡马板，杀进了宋军长枪大阵中。
这时辽军全面杀上，一左一右两支草原骑兵也向宋军的两翼杀去，他们明显杀机不浓烈，犹犹豫豫，没有那种势如破竹的气势。
范宁看得清楚，喝令道：“左右翼突击敌军两翼，把他们杀退！”
“杀啊——”
种谔大吼一声，左右五万骑兵向敌军左右翼杀去，骑兵瞬间混战在一起，只激战了不到一炷香时间，左翼的烈山部率先支撑不住，他带领手下调头逃跑，紧接着右翼的乃蛮部也跟着迅速撤退了。
达旦部甚至还没有和宋军交锋，它们也跟着撤退，三支草原骑兵没命地在旷野里奔逃，直向北方的草原逃去。
宋军也并不追击草原三部，蓝色令旗挥动，五万宋军骑兵从两侧包围了敌军中军主力。
耶律万山得到草原三部不敌而退的消息，气得他破口大骂，这哪里是不敌而退，分明是临阵脱逃，而且是约好的临战脱逃，否则达旦部就不会连敌军都没有碰上，就调头逃跑。
草原三部的临阵脱逃，顿时使整个战局失衡，范宁抓住机会，下令十五万大军全部压上，十五万大军将四万敌军团团包围，形成一个巨大的铁桶阵。
四万辽军伤亡惨重，却没有一点扭转战局的机会，眼看军队越来越少，宋军却越战越勇，西军十分骁勇善战，骑兵也从外围向里面的辽军放箭，短短一个时辰，四万被包围的军队已伤亡过半。
副将耶律罕大喊道：“大帅，我们已经必败无疑，下令突围吧！”
耶律万山也知道败局已定，他大喊道：“全军向北突围！”
剩下的一万八千士兵奋力突围，但宋军的长枪阵韧劲强大，他们根本就突围不出去，伤亡继续加大。
副将耶律罕被一阵乱箭射中，翻身落马，被数千匹战马踩踏如泥。
耶律万山浑身浴血，但他终于发现了一个机会，东北角的宋军稍显薄弱，好像配合衔接不上。
“跟我杀！突围出去。”
他率领主力大军强攻东北角，不顾一切地要突围出去。
到了中午时分，耶律万山率领数千骑兵终于从东北角杀开一条血路，冲了出去，却遭到两万宋军骑兵的阻杀，耶律万山见无法向北突围，只得调头向西突围。
最终只有数百人突出了宋军的包围圈，耶律万山惶惶如丧家之犬，不敢回大同城，而是向西北草原方向逃去。
激战了近四个时辰的大战在下午终于结束，八万辽兵除了草原三部逃走外，其余五万大军几乎全军覆灭，只逃走了数百人。
辽军阵亡超过四万人，投降八千余人，而宋军也付出六千余人伤亡的惨重代价。
傍晚时分，范宁率领八万大军兵临大同府城下，五千守军已经逃走，城门大开，大同知府刘智率领大同官员出城投降。