猜中了事實真相的秦獻公還是無法相信，可是除了陰山真就沒有任何地方是他漏掉的了。於是，抱著以防萬一的心態，秦獻公派遣了大量斥侯秘密駐紮在陰山和石門山中間的洛川平原，讓他們時刻注意這條必經之路的情況，一旦發現有敵軍蹤影便要馬上向他彙報。
很顯然，秦獻公的警覺救了他一命，就在聯軍穿越陰山，進入洛川平原的時候，一群斥侯偷偷的潛了出去，並向櫟陽瘋狂奔去。
當秦獻公知道這個消息以後，直接從座椅上站了起來，他緊急召開軍事會議，動員現在可以動員的一切力量，以最快的速度前往石門山埋伏。
秦獻公現在抓的就是時間，石門山周圍全都是鬱鬱蔥蔥的叢林，極適合埋伏，如果能夠先到石門山，那他就能夠提前埋伏於此，到時候便可以給聯軍迎頭痛擊，可如果聯軍先到達石門山，他們就會非常主動，哪怕知道秦國大軍有所防備也可以從容撤退。
“你聯軍膽敢進入我秦國腹地，還想從容離去？做你的春秋大夢去吧！”
秦獻公不敢耽擱，本來想集全國之力全殲聯軍，可他並沒有那麼多的時間可以浪費。
秦獻公隻集結了八萬人便火急火燎的前去石門山埋伏，誓要在聯軍大隊到達石門山以前先行到達。
而此時的聯軍根本就沒想到自己的行動早就被秦獻公看穿了，還不緊不慢的往石門山溜達呢。
倒不是聯軍有多懶，而是他們剛剛穿越陰山，全軍上下都處在一種極為疲憊的狀態，所以每個人都是有氣無力的，行軍速度當然快不到哪裏去。
而秦獻公則以奔命一般的速度率領隊伍先一步到達了石門山，在確定此地沒有危險以後，果斷命令所有的士兵在此地埋伏，而聯軍的命運也在秦獻公完成埋伏的一刻就注定了。
幾日以後，拖著疲憊的身軀，聯軍大部隊進入了石門山。
在進入石門山腹地以後，聯軍統帥命令所有的隊伍原地休息兩日，準備在精氣神兒充足的情況下對秦國發動突襲。
可他們等不到那一天了，就在聯軍全都坐定以後，伴隨著磅的一聲炮響，喊殺聲震天，秦國士兵從四麵八方向聯軍逼來。
聯軍做夢也沒想到秦軍會在此地埋伏，頓時大亂一片。秦軍將士趁勢衝入聯軍，如同虎入羊群，將魏、趙、韓三國聯軍砍的人仰馬翻。
三國聯軍的各自統帥眼看大敗已定，直接率領各國殘部分成三個方向向西河逃走了。
秦獻公也將部隊分成三股，瘋了一般對聯軍部隊進行追擊，這場追擊戰一直從石門山追到西河魏國據點才算完結。
本次戰役，秦軍共斬殺三國聯軍六萬餘人，秦獻公和秦國新軍也在這一戰侯威震天下。
公元前364年，恨死了三晉的周顯王派遣使者入秦，賜秦獻公“伯”之稱號，以此來惡心三晉。