自沧州兵马惨败以来，金军靠拢河间，却不进攻，直至二十一日，宋军变阵......女真人认为此是挑衅、宣战，即应宋军动作，摆出进攻之姿，而宋军方面，虽要野战，但薛广依旧采取防御之势，背靠河间府城坚固的城池结阵，一面增强防守硬度，一面便于掩护甲士入城。
宇文虚中计划启西壁、北壁三座城门，一万霸州援军先于北壁结阵，牵制挞懒部，第一日开启西壁城门，由张琼节制主力率先入城，大约五千人马，以及其中辎重；第二日关闭西壁城门，开启北壁城门，放霸州援军部分入城，余下兵马完成掩护牵制挞懒、四太子任务后，已无机会入城，则各自想方设法突围南走。
此计划于最后的宋军士兵十分残忍，却是无可奈何之举，宇文虚中起初不同意，但遭李纲责骂，最终拍板。
战斗之始，是西壁城门的开启，后方宋军列队鱼贯入城。金人遥望之，意图明显，且摆出之阵脆弱易破，四太子立即举麾前进，大批拐子马左右出阵，金人猛安勃极烈出阵后癫狂叫喊：“宋人妄图躲入城池，取弓拔刀，击穿他们！”
薛广结阵，两排拒马左右御之，因缺少大型器械战车，拒马枪阵后，则用刀盾叠起，辅之枪矛，形成一片厚重的枪林，既能抵挡飞矢，又能阻滞骑兵。
宋人为确保甲士安全入城，沧州知州李纲手持长鞭亲自登城督战，利用城头床弩、炮座，掩护薛广城下战斗，而从城头俯瞰，可以清晰瞧见薛广的牙旗，旗面破损严重，恰是摇摇欲坠的死斗之士，早前突围仅剩的三百多沧州兵马，自是环绕牙旗周身，以作亲军之用。
上下联动的防御体系，开战之初，成功压制拐子马骑射突击，从两侧疯狂冲击的金人骑兵无法击穿枪林盾阵，甚至不能接近，连续五次冲锋，收效甚微，四太子兀术只能暂时停止骑兵冲锋，转而催动步兵正面强攻。
大量签军涌至枪林盾阵前，战场一度陷入浓重的血腥气味里，大量签军尸体丢在阵地前，形成厚厚的尸线，几乎要把宋军压垮。
然而薛广的阵线并未就此破碎，他率领宋军顽强地守住了阵地，一直拖到二十一日下午，观察有半数宋军得以迁入城内，四太子耐心耗尽，撤回所有签军，遣出一支“怪物”。
铁浮屠。
四太子欲杀光掩护的宋军，不再给任何机会逃入城池，宋军惊惧，四太子麾下铁浮屠不少老兵曾经见识过，恐怖的破坏力冠绝天下，殿前都指挥使王宗濋率领禁军精锐，亦败于此，三马钩镰，成墙突进，即便盾阵枪林厚实，只要铁浮屠冲起来，撞入阵地，人碎盾破。
三支宋军，没有哪一支拥有步人甲步兵，面对重骑，毫无手段反制，战阵内的薛广惊骇之余，下令收缩阵型，打算用血肉之躯消耗掉铁浮屠的冲锋之势。然而眼下张琼率部分宋军已经成功进入城内，留在外边的士兵纵使军令如山，内心依旧苦楚，不愿豁出性命去战斗，更何况面对的是不可能抵挡得住的敌人。
所以当铁浮屠冲杀之时，宋军大溃，铁浮屠正面穿透枪林盾阵，跟进的金军步兵疯狂掩杀，放眼望去尽是残肢断臂，城头的李纲呼喊床弩射击，却也无济于事，宋军被驱赶由南北逃奔，相互践踏，乱军中薛广的旗帜被冲掉，李纲自是再也不见其身影。
薛广一溃，彻底打乱整个计划。
北壁牵制挞懒的霸州兵马，今日是成功完成任务，但第二日轮到他们入城时，无人可为他们牵制四太子，两队骑兵南北左右一夹，计划可有半数人入城，此实际一看，再无入城机会！
绝望悲愤之感弥漫全军，士气大减，有军官至城下嚷嚷，要求守军立刻打开城门，放他们入城，不必等到第二日，而守军不敢，城头有李纲弹压，一旦不遵守军令，这位刚毅的知州便是要拔刀杀人的！
如何劝都没用，眼看局势紧迫，霸州兵马不得已调令全军接战，鱼死网破。
溃散的宋军各自突围，一部分向南走，一部分从西北逃。逃往南方的溃兵还算幸运，被金军追杀至黄河岸边，发现此段黄河因严寒而冻结，溃兵慌不择路，踏冰南走，然而冰面破碎，淹死溺死不少，余下溃兵又转向沿河岸而走，一直逃至深州、冀州交界，遇见北上支援的宋军主力。
此支宋军前头拥旌持节，号宁海军节度，中军拥大纛，示为河北两路招讨，又伴岳字大旗于左右，威风凛凛，行军整肃，溃兵一见便是热泪不止，皆呼：“将军至矣，吾父至矣！”
金人发现宋军主力后，遂遣万户阻击，试图阻止其继续北上，双方在冀州衡水县东北相遇......
且说由河间府城西北逃散的宋军，他们便没有那般好运，好不容易脱离金军追兵，却又碰上滹沱河拦路，无法渡河继续逃跑，往南方又是拐子马的天下，眼看死路一条，同溃兵一路行来的薛广悲痛不已，他向追随他且仅剩一百多名的沧州士兵道：“薛广用兵不力，至于诸位狼狈于此，无颜苟活，拿我头颅献给贼酋，或能保得诸位性命，尽快动手吧！”
随行士兵感动流泪，却拒绝动手，不愿拿自己统制的头颅去换一个苟且偷生的后半辈子。
薛广闻此，更是哀伤，追兵呼号不止，寒风里，他纵身一跃，投滹沱河而死，余下士兵或继续逃，或随他后投水去死，至此留后的五千余宋军几近覆没。
另一边，时间来到二十二日，击溃薛广后，四太子兀术抽身对付霸州兵马，会同挞懒夹而击之，骑兵的轮番攻势下，霸州兵马战阵被凿成窟窿，而薛广的败走，导致河间府城内守军不敢轻举妄动，竟因畏惧而放弃援助霸州兵马，终于在二十三日早晨，眼睁睁看着霸州兵马大败，溃兵如潮，无数宋军士兵遭女真人砍杀，河间府城外血肉模糊，鲜血宛如蛛网结在大地，夜里死亡的士兵弯折的驱赶覆盖起一层冰霜，由南跨北，戈矛交错，骸骨相藉，这场历时三日的大撤军，拢共两万大军，最终得入城者不过五千甲，城头观者无不落泪。
李纲目睹全程，哀叹良久：“高阳关路自是再无抵抗之兵啊！”
接连获胜的金军耀武扬威，陆续将死去的宋军士兵头颅割下，于城外筑起京观，寒风侵袭，冰冷刺骨里那些狰狞扭曲的头颅、怒目圆睁的眼睛，犹如一把利刃，狠狠扎入城内军民胸膛。