郭嘉在誓師大會上，宣揚要為被曹軍慘殺的並州百姓和兄弟們報仇。
曹操發動戰役後，並州的傷亡前所未有地慘重，晉陽幾乎陷落。如今呂布到來，大軍和晉陽附近的人們才重振信心，跟著呂布開拔，奔赴前線。在呂布地帶領下，他們行軍迅速，終於在上黨郡的長平亭追上撤退中的曹軍。
對於曹操來說，這是個很尷尬的地方。這裏往東南，是南北走向的丹河，那裏有一支兩千人的並州兵沿河守備。他若揮軍全力進攻，隻要兩三個時辰就能消滅這支孤軍，但怕就怕軍隊半渡之時，後方的並州主力趁機進攻，那樣就致命了。
呂布要的就是這個效果。他帶並州軍緊追，就是為了迫使曹軍停下來與他決戰。進入上黨郡後，並州主力漸漸追上了曹操，大會戰隨時都有可能發生；而曹操也洞悉這一點，所以，在雙方的共同“默許”下，大家都“選擇”了長平古戰場。
兩軍都在丹河河東。並州軍在北紮營，曹軍在南以逸待勞。
河岸附近地勢平坦開闊，隻有少量樹林丘陵，有利於並州的優勢騎兵。曹軍那方，前兩次大勝，戰場都是在湖泊沼澤等水域附近，占據心理上地優勢，而且軍隊右翼有河流做掩護，不用擔心敵人以優勢兵力從兩翼包抄。可以集中兵力正麵作戰。
兩軍間隔十裏各自紮營休息，養精蓄銳，準備明日地決戰。
八月二十八日，並州軍留下約三千士兵守寨，主力在呂布率領下，出營列陣。他左翼是六千步兵，主將成廉。kao在河邊列陣。任務是穩住陣腳，不讓曹軍由此突破。他右翼是並州騎兵五千人。步兵六千人。騎兵主將華雄，步兵主將魏越。中軍主力，兩萬步兵，八千騎兵，陷陣營二千，呂布、郭嘉、高順等人坐鎮指揮。
此戰共出動並州軍步兵三萬兩千人，騎兵一萬三千。另有陷陣營兩千。總共四萬七千。
曹軍也是傾力出動，總兵力三萬八千。他棄營寨不顧，隻留下數百傷殘疾病地軍士，於營寨中虛張聲勢，主力全軍出戰。他中間，是一萬精銳步兵，配以三千長矛手、兩千大黃弩手，陣前另有兩千餘人地並州降軍。單衣長刀，作為第一線肉盾。曹操的中軍分成左右兩部：左部曹操親自指揮，軍師荀攸參讚，並握有三千精銳的預備隊；右部大將曹仁指揮。朱靈、牛金、劉岱、馬忠、路招等將領深入一線部隊，kao前指揮。中軍總兵力一萬八千人，這還不算他那兩千降軍。
曹操的左翼是普通騎兵四千人。由典軍校尉夏侯淵指揮，討寇校尉樂進統率一千三百豹騎；李典統率大黃弩手一千人，步兵五千人。合計一萬三千餘人；右翼是曹純指揮的一千四虎騎；張頜領步兵四千餘人。合計六千。
雙方列陣完畢，並州軍以進攻拉開序幕。這個序幕，呂布采用的是郭嘉地建議，先以正攻法試探曹軍虛實，他下令讓並州軍前隊緩緩推進。果不然，並州軍這邊推進後，左右兩翼的騎兵先開始交鋒，而中路主力還間隔百多丈時。被強壓在曹軍陣前地兩千人體盾牌——並州俘虜。出現了大規模的叛逃，扔下手中的武器。逃向並州軍方向。並州中路軍的陣型，在“自己人“的衝擊下，出現了若幹小混亂，而這兩千俘虜中，還混有曹軍的三百多名死士。他們的衣服間藏有淬毒地匕首，無差別殺傷並州軍與俘虜，使混亂驟然擴大。
並州軍中路急忙向兩邊散開。呂布出動後軍的騎兵，驅散、消滅了俘虜與死士，但曹軍以弓弩集中攢射，並州軍傷亡頗重。曹操趁機麾軍進攻，並州軍中路暫時處於防守的劣勢。但呂布與高順的精銳主力在後陣並未動。他依然觀察整個局勢。
此時，並州軍右翼開始發力。郭嘉增援了三千騎兵給右翼，使右翼騎兵數目達到八千騎，逐漸壓製住曹軍左翼，嚐試向起側後包圍。
曹軍的思路竟然也和並州軍相似。他們反擊，以己方右翼的重裝虎騎作為突破先鋒，衝垮了並州軍左翼的數道防線，緊接著後隊的步兵大舉壓上，迫使其並州左翼不得不後撤。