孫傳庭見狀，知道軍心已動，於是隻能下令全軍撤退。孫傳庭命高傑，李養純帶兵開路，陳永福帶軍押後。
大軍一走，陳永福部下喊道：“孫傳庭跑了，讓我等做替死鬼不成？”於是全營大亂，爭相潰逃。陳永福砍了幾個也鎮壓不住，隻好隨眾後撤。
李自成親自帶著襄陽兵馬出城追擊。官軍後撤至南陽，伏兵頓起，田見秀，郝搖旗，李過三路大軍包抄過來，塵埃遮天蔽日，不知究竟有多少人馬？
牛金星將大軍設陣五重，第一重為新入伍的饑民，每人拎了一根大棒，見了敵軍，掄起大棒將其頭顱砸得粉碎，嚇得官軍心膽俱裂。第二重為步兵，手執長矛盾牌，專門對付衝進陣來的騎兵與敢死隊。第三重是騎兵，也是三層，隻許進，不許退，前麵的如果退卻，後麵的就可將其殺死。第四重為精銳鐵騎，後麵就是老營，為第五重，裏麵盡是娘子軍，娃娃兵，沒有什麼戰鬥力。
高傑，李養純也知道此戰是生死之戰，都派出得力將士死命衝殺。孫傳庭也嚴令各部有進無退。大戰了三個時辰，官軍攻破了三重。第四重精銳鐵騎見官軍衝了過來，打馬迎了上去。官軍早已力盡，腹中無食，李成棟等鬥了幾個回合，氣力不支，隻能勉強應戰，毫無還手之力。李養純被賀錦一槍挑於馬下，被鐵騎踩成了肉泥。闖軍順勢衝擊，將官兵陣線的側翼衝垮。
這樣一來，官軍數萬人就陷入重重包圍之中。使官軍完全陷入被動挨打狀態。白廣恩的火車營在泥濘的土地上作戰，不僅發揮不了威力，反倒成為累贅，士卒們連招架還擊都不可能，哪還顧得上“火車”？他們為了逃命，紛紛解下拉車的馬匹，將“火車”丟棄不管，慌忙騎馬逃命。
隨後跟來的高傑和他手下士卒們，見前方闖軍將士密如螞蟻，都一個一個嚇傻了似地呆立著。高傑在高處望四野一看，但見闖軍將士聲勢浩大，旌旗如林，戰鼓喧天，士卒們鋪天蓋地而來。
高傑不禁脫口說道：“這可怎麼辦？這……支不住，支不住的！”
原來李自成的老婆，現在是高傑老婆的邢氏朝他說道：“我看……我看咱們還是先逃命吧！”
高傑點點頭，隨後率領部下士卒倉皇而退。高傑部隊一退，孫傳庭所督諸軍皆潰。李自成督率賀錦、袁宗第等幾員大將緊緊追去，一口氣追了四百裏地，官軍戰車輜重拋灑滿地，擋住了自己的逃路。李自成下令不許拾取，鐵騎在前，大棒在後，馬踏棒打，慘不忍睹。
官軍一日夜狂奔了四百裏，李自成率部追殺了四百裏。孫傳庭單騎渡過垣曲，逃入孟津，方才得到喘息。敗軍陸續會合於孟津，孫傳庭拍胸頓足，呺啕大哭。這一戰損失兵馬四五萬，戰將數十員，兵器輜重數十萬，孫傳庭精心訓練的十餘萬大軍已是軍心渙散，難以成軍。得知白廣恩已從汝州退守潼關，孫傳庭帶著四五萬殘兵敗將，繞道河北，山西，進了潼關。
孫傳庭正要上表請罪，哪知聖旨已經先到了潼關，傳旨太監尖著嗓子道：“三邊總督孫傳庭，自上任以來耗費軍資無數，卻喪師失地，甚負聖心。本該從嚴論罪，但是念起先有大功，改判謫守金州，將功贖罪，即可出發。”
孫傳庭此刻不知道是該高興還是痛苦，不久之後，李自成殺入了潼關，很快占領了陝西全境，由於孫傳庭被貶謫到了遼東，沒有象曆史上記載的那樣戰死。