参战的金军共集中了五个万人队，其布下战线右翼起于刘李河，左翼直至涿水，两翼前方均有沼泽掩护，战线中央则位于范阳城外的集贤镇。他们采用了经典的布阵方式，步兵居中排成两道阵线，两侧的骑兵也排成两道阵线以保护侧翼，同时金军在右翼前方的河道中布下了尖兵，以骚扰宋军。
因为金军吃过赵柽率领的军队迂回穿插的亏，所以将整个战线拉长至十多里，防止宋军采用惯用的中间突破，两翼包抄的战术。以减少整个阵型被宋军穿插后迂回包围。但是这种阵型也有缺点，就是不利于建立防御纵深，且加大了协调指挥的难度。老道的完颜宗辅也想到了这点，他根据以往的经验，专门派败阵而归银术可将败军整编为四个千人队作为预备队，以应付突发情况。
赵勇在派兵不断骚扰金军的同时，也开始调集军队布阵，在寅时整队整队的宋军赶到战场，他们的行动颇为隐蔽，保持静默，很快在晨雾的掩护下进至战场，为对付金军，赵勇集中了他能调动的所有兵力，共有龙将和虎翼军两个将的禁军和中山路州军及三个炮兵队六十多门火炮。现在两军兵力相当，但若想一战而胜，攻下涿州，兵临燕京城下，还需胜了这一阵。
尽管金军做足了准备，但仍然被赵勇抓住了战机，他发现在金军的右前翼有一座高约两丈的土梁，既挡住了金军的视线，也便于宋军观察金军部署，还能遮蔽宋军的接敌行动，他当即立断，决定首先夺取高地以获得战场优势。高地上有金军一个千人队防守，宋军派出一个营的龙骑出其不意的突袭高地，不仅一举击溃金军，还俘获了数百金军士兵。
晨雾消退后，赵勇策马登上高地，金军的部署在望远镜下一览无余，经过仔细的观察后，结果却不大乐观。金军右翼地形复杂难以突破，其左翼虽有被迂回的机会，可那里沼泽密布，虽然已经解冻，但接着冰碴的水洼和裸露的苇丛会给行动造成阻碍。但是通过旗号和服饰赵勇看出部署在金军左翼的多是有契丹人和渤海人组成的骑兵驻守，其各部指挥协调必然会存在一些问题，还是有利用的机会。
于是赵勇决定采用斜击战术，把主攻方向放在金军的左翼，为迷惑敌人，赵勇命龙将派出先头骑兵向前攻击，造成宋军主攻金军右翼的假象。此计迅速奏效，金军右翼指挥官信以为真，忙向率领预备队的银术可求援。
由于视线被高地阻挡，这回连经验丰富刚吃了败仗而小心翼翼的银术可也中了招，忙将预备队调往右翼。接着，宗辅也将左翼的一部骑兵调至右翼。这些调动对金军的防御体系造成了不可挽回的影响，也埋下了祸根…
由于金军始终未能发觉宋军的行动，赵勇得以从容部署。他命令龙将三个骠骑旅十二个指挥利用高地的掩护，以四路纵队向金军左翼迂回担任主攻，冲破敌阵。布置在后军的虎翼军两个步兵旅前调，处于攻击队形的中央，其左侧有十门速射炮为掩护，中山路州军所辖二十个指挥步军排成后续梯队，负责清扫残敌。整个宋军从右至左排成一个典型的斜击队形。
战斗打响后宋军各部将以指挥为单位从右往左依此进攻，每个指挥启动的时间差是五十步的时间，最右边的指挥比最左边的指挥大致要快千步，所以进攻部队全部投入战斗只需大约一刻钟的时间，就像一海浪般卷击金军左翼，直到一举将之击垮。此后他们身后的各军军也是依此法进攻，步军负责为其提供掩护，骑兵则负责扩大战果，
午时过宋军开始发起进攻，在炮火的掩护下，龙将率先发起冲击。战斗就像赵勇估计的那样，金军左翼这些降军组成的兵团，面对宋军的猛烈进攻，缺乏训练和战斗经验的他们，在龙将骠骑长长的骑枪冲击下布置在一线的步兵瞬间崩溃，便是其附近的女真军团也受到了影响不战而逃。
宋军势如破竹，左翼部队则依次瓦解逐渐崩溃，甚至二线的骑兵也纷纷后撤，试图重新建立防线。但宋军骠骑进攻过猛，与大部脱节，失去了步军的掩护陷入敌阵也是十分危险的，他们不得不回撤等待步军赶上来，可宋军这一记‘右钩拳’也卸掉了金军整条左臂膀。
当宋军右翼在激战的同时，金军也在向宋军进行迂回攻击，万夫长完颜蒙适率一个万人队向宋军左翼迂回。可惜复杂的地形成了他的噩梦，河滩上的沙丘起伏不平，灌木丛生，并不适合骑兵做快速机动，使他的进攻速度大受影响。当他们从右翼迂回到宋军战线时，迎面遭到了防守左翼正面的虎翼军一旅猛烈射击，排枪齐放，机枪扫射之下，金军骑兵伤亡惨重，完颜蒙适受伤坠马。
不过由女真人组成的金军骑兵作战骁勇，不是那些杂牌可比的，他们随即顶着弹雨加入战局，双方展开惨烈的混战…