据战报介绍，当日辰初全军列阵出战，至未时二刻由李唐军派出三部轻步兵计一万五千人率先发起佯攻，仅用半个时辰便试探出关城上的防御分布，随后秦琼下令神机炮队发动了三轮远程打击，便将刘武周安排的守军全面击溃。
不得已，刘武周便下令打开关城亲率总数超过三万骑出战，但与李唐骑兵交战仅一个时辰便宣告溃败，刘武周麾下三员大将先后被斩杀当场不，始毕可汗派来支援的突厥将领胡达汗、塔特拉汗也双双被擒，当即刘武周破关而走，李世民携李元吉出关追击，命秦琼驻守关城。
然而，这好消息来了才不过两日，又在七月初十这，传来了初三晚间李世民部追击刘武周中伏的消息，如今李世民部约有五千余人，被突厥骑兵困在了距离雁门关八十里外，一个名叫打箭谷的地方。