回鹘驼骑由阿勒屯指挥，潜至河谷左岸高坡，备弓矢。
铁龙车二十辆，藏河谷弯口，炮口对南，炮手每车六人。
章衡自领中军，设指挥鼓于坡顶，鼓手十人，鼓面覆雪，声闷而传远。
二月二十卯时，哈立德前锋五百骑抵铁门关。
关前雪厚，马行艰难。哈立德分兵两翼，中军推投石机十架，架前置希腊火囊。
卯时三刻，投石机发，火囊划空，落宋军第一道壕前，火燃雪化，烟起三丈。
宋军不动。
第二批火囊落第二道壕，壕内积水，火遇水不灭，反借风势，烧起雪雾。
张定边令：“火铳预备——放！”
八百火铳齐发，铅丸暴雨般射向投石机，机架碎裂，操机手倒地二十余人。
塞尔柱弓骑突进，回鹘驼骑自左坡冲下，箭如飞蝗。
两军相距八十步，宋军第二排火铳再放，弓骑落马数十，雪面血迹斑斑。
哈立德见状，亲率重骑八百，披锁子甲，持长矛，首冲宋军主阵。
铁龙车二十辆，炮手点火，霹雳炮齐轰。
炮丸落重骑阵，炸起雪尘与铁片，人马俱碎。
哈立德左臂中弹，坠马，亲兵救起，退至后阵。
宋军步跋子挺矛追击，回鹘驼骑绕后截断退路。
塞尔柱阵形大乱，弓骑西散。
哈立德不甘，命残部推投石机十架，再发希腊火囊。
火囊落宋军壕后，引燃辎重车三辆，火势蔓延。
章衡急令：“铁盾列前，沙土覆火！”
步跋子五百人抬铁盾，盾面覆湿毡，沙土袋五百，一袋覆一处，火渐熄。
同时，铁龙车调转炮口，以霰弹轰击投石机，机架尽碎。
午时，塞尔柱残骑不足两千，雪深马疲，退路被回鹘驼骑封死。
哈立德遣使请降。
条件：
1。缴希腊火囊未发者一百七十具；
2。缴弯刀三千口、甲胄两千副；
3。残部编入“同明归化军”，宋给口粮，塞尔柱给马料。
章衡允之。
当日下午，降兵列队缴械，缴火囊、弯刀、甲胄按册清点。
宋军收火囊一百七十三具，弯刀三千二百口，甲胄一千九百副。
伤亡：
?宋军：战死二十七人，伤一百一十三人，火铳炸膛三杆。
?塞尔柱：战死六百西十人，伤一千一百人，马匹损失一千二百匹。
二十一日，宋军押降兵返布哈拉。