于是，耶律斜轸果断将手中保留的全部近两万骑派出，分两路合击。双方在辽河东岸，展开厮杀，汉军人寡，辽军人众，且突施一击，以至于汉军处于下风。
曹翰此将，为人或许张扬残忍，但在战场上作风很是硬朗，面对不妙的形势，表现地尤其顽强，带领麾下蕃骑力战。
当然，这也在于，平原之上，想要完全歼灭一股骑兵，难度是很大了，费了很大功夫，辽军方才将曹翰军赌在辽河之滨。
然而，曹翰并不是孤军奋战，在沈州地区活动作战的汉骑闻讯，都纷纷前往支援，与他们纠缠的其他辽骑，也都得令参战。
于是，由耶律斜轸发起的一场反击战，逐渐演变成一场骑兵会战，汉辽双方八万余骑，在沈州及辽州的上百里区域间，进行着一系列大大小小的厮杀战斗。
并且，这还只是个开始，在南面正向沈州进兵的赵匡胤大军得信，毫不犹豫，遣马仁瑀率领五万步骑，沿着辽河北上，水路并进，以作支援。
对此，耶律斜轸也是下定了决心，遣军骚扰迟滞，但是，汉军倚仗着水运的优势，辽军想要完全断绝支援，也是无法做到的。
马仁瑀军，耗费了三日时间，赶抵战场，而辽军的主力，也在耶律斜轸的调度下，集结到位。在辽州西南五十里的辽河之滨，汉辽双方展开了一场迫不得已的决战。
正面战场，辽军在耶律斜轸的统率下，集中了近七万步骑，汉军稍少些，也有六万多人。如果再加上主战场之外的骑兵对战，双方参战的马步军加起来就有近十八万人了。
为了这场战役，耶律斜轸算是竭尽全力了，将锦州之战后积攒征召的能够作战的军队都投进来了。他并不想做这种赌博式的决定，但是无奈，汉军的战刀已然架到脖子上了，不主动求战，最终只会在赵匡胤的压迫蚕食中，被困死，挤死。
然而，对赵匡胤而言，你已经出全力了，我还游刃有余。在他的调度下，行营的汉军，是源源不断地通过辽河支援而去。
如果有什么是耶律斜轸的重大失误，那就是战场选在了辽河之滨，但这也不是他个人意愿所能决定的。
因此，当正面战场的汉军突破十万人之后，辽军就已经支撑不住了。这一场战役，前后一共打了十三天，最终形成了一场你中有我，我中有你的混战，辽军被迫无奈地深陷其中，难以自拔。
最终，还是汉军凭借着更为雄厚的兵力，更充足的补给支援，取得了辽河战役的胜利，辽军则以完败告终。
到七月二十八日，败势难挽的情况下，辽军不支而退，这一退，就是溃退。
正面以及辅助战场，辽军死伤逾三万人，被俘一万多，余者溃逃难计，耶律斜轸最终没有回辽州，而是直接逃往辽州东面的银州（铁岭），跟随他的，只剩下两万出头的军队，即便加上陆续收容的各路辽军骑，也不到三万人。
汉军这边，经过这样一场激烈的大战，也难免伤亡，不过，得益于更犀利的武器，更优良的防护，再加上是胜利方，伤亡控制得很好，最终也伤亡加起来也不到两万，其中，损失最重的也就是曹翰军，折了一半多。