莽古尔泰是个有勇无谋之辈，所以，他一开始便亲率正蓝旗本部和两万多蒙骑冲向广渠门。
袁崇焕令祖大寿带五千兵扎阵南面，又令王承胤带六千兵马扎阵西北，他自己率一万人扎阵西边结成一个品字阵，又令全军兵含枚马勒口，隘口设伏严阵以待。
相当于北门德胜门外满桂部大吼大叫，南外城广渠门外的袁崇焕部悄无声息。
莽古尔泰却不管三七二十一把满蒙骑兵分成六队次第涌向袁崇焕布下的品字阵。
后金军前锋及蒙古护军向向南直扑祖大寿部，祖大寿率兵奋死抵御，后金前锋受挫，接着又冲向西北王承胤部，王承胤先命火炮齐射，至近火铳虎尊炮齐发，后金前锋损失惨重掉头又冲向中军袁崇焕部。
眼看左右两次冲阵都未及预期，三贝勒莽古尔泰立马集中三路兵马汇合前锋齐攻袁崇焕中军。
袁崇焕亲率将士英勇抵御奋力鏖战，此战持续四个时辰打的非常激烈，袁崇焕身上中的箭如刺猬一般，幸好他穿着重甲而没有受伤，他与八旗搏斗中，马颈相交奋不顾身，后金的骑兵挥刀猛砍猛冲杀到袁崇焕身侧，幸好被部将袁升高举刀搁开才免死阵中。
此役，蒙酋色本所乘战马受创而死，色本跌落马下被乱蹄踩碎。
前锋阿巴泰部冲入袁崇焕伏击阵地损失惨重，蒙古额驸思格德尔驱马骤进也被击溃，其部死伤过半。
八旗军见始终冲不破袁崇焕中军，又见两翼祖大寿部与王承胤部合围过来不得已溃败而逃，袁军乘胜追击至天黑，袁崇焕又令游击将军刘应国，罗景荣，千总窦浚连夜追杀，明军一直追杀到通惠河边，八旗蒙骑仓皇拥渡，大约有上千人马连人带马跌落护城河里，袁部沿通惠河掩杀三十里方止，后金蒙骑连冻带淹死伤惨重大败而归。
朝鲜国《李朝宣祖实录》为证道：“贼直到沙门，袁军门，祖总兵，自午时正酉鏖战数十合，至于中箭，幸而得捷，贼退兵三十余里，贼之不得攻陷京城者，盖因两将力战之功也！”
战斗结束，双方虽脱离接触但仍然剑拔弩张，当夜，袁崇焕不顾伤痛和疲劳，亲往营地一一抚慰伤兵，回时天色已白。
而此时的皇太极正为莽古尔泰战败气急败坏，皇太极处分了几个主要将领，特别是他的七兄阿巴泰。
皇太极看着京师方向感慨道：“十余年来，后金未尝有此劲敌，得想个办法除去袁崇焕，要不然，这大明只怕是有来无回了。”
范文程管家跪在皇太极面前哭着道：“老爷早有安排，奴才这便潜入京师联系奸细散播谣言，奴才万死不辞，只求大汗看在我家老爷忠心耿耿份上救他于水火。”
皇太极感动道：“你放心，只要除去袁崇焕，我保证会踏平邓家村救出范将军。”