基本上方圓十裡之內都隻能看到明軍逃跑的身影，而見不到任何明軍抵抗的影子，殺得儘興的新順王還鼓勵順軍追擊明軍，途中吳俊振的軍隊在半道上遇見逃跑的主力明軍，也跟著一起逃跑直到被流寇驅趕到南陽府裕州境內才緩過神來，聽從孫督師的建議布置防禦調頭迎戰順軍。
雙方在裕州城外三裡處展開大戰，領頭的順軍襄京衛左威武將軍：高一功，傳令順軍擺開陣型列了（五重陣），第一重陣排列的是饑民、第二重陣排列的是步兵、第三重陣排列是騎兵、第四重陣排列的是精銳騎兵、第五重則是順軍的家屬親軍。
這五重大陣雄偉霸氣的在明軍陣前運轉著，孫督師觀看了一下敵軍陣式說道“這流寇還是有點本事的嗎？居然還能列出如此陣式！實在是令本督大開眼界啊！”旁邊的將領們以為孫督師無計可施？就上前說道“督師大人，我等願請命去迎戰敵陣。”但孫督師早已運籌帷幄他點名讓明潼關衛總兵、明陝西總兵、明榆林衛總兵這三位將領負責打頭陣，一交戰很快便破了他們的防禦打敗流寇隊形殺得他們人仰馬翻。
接著孫督師又點名讓明援剿總兵帶領（火車營）攻打第四重戰陣，明固原衛總兵攻打第五重陣，但火車營剛剛架好戰車就見到流寇變換陣型，以順軍重甲兵手持火銃朝這邊射擊，明軍立刻持盾牌上前迎擊準備砍殺他們，卻不料到側翼的流寇輕騎兵使用強弩射擊，刺死一排架火線的明軍！隨即衝鋒過來揮刀砍殺陣前的明軍，危機時刻吳俊振連忙請求孫督師發大軍抵擋流寇，也好讓火車營有裝彈拉線的時間否則這一排戰車就是擺設。
此舉被孫督師準許還派了明秦州衛總兵、明四川總兵二隊上前阻擊流寇騎兵，遠處的吳俊振在觀戰時見到有手持3尺多長（白杆槍）的川軍白杆兵配合著秦州衛馬步騎明軍一同殺了過去，順軍先是被白杆槍刺倒又被秦州衛馬步騎砍死，流寇輕騎兵的優勢在川軍白杆兵麵前絲毫表現不出半分優勢。
一盞茶的功夫火車營準備就緒之後，明援剿總兵連忙拔出佩刀喊道“全軍射擊！”命令下達之後，火炮手們迅速點燃引線（嗖、嗖、嗖）的架火戰車火箭飛快的射擊出去炸得流寇們哭天喊地的，被火箭彈射擊的流寇們死傷慘重不得不撤退，明軍見到流寇敗退就想去破陣但萬萬沒想到？接下來新順王居然派出了身穿重鐵甲的順軍鐵騎，這種騎兵從麵部到馬匹全副武裝包括馬腿都是用厚重的鋼鐵打造而成，一般的武器幾乎穿透不了他們的盔甲。
正當這支重鐵甲順軍緩慢衝殺過來時，火車營依舊繼續射擊著大片火花打過來，落在順軍鐵騎身旁卻像什麼事也沒有一樣，格擋住了所有的火箭彈射擊，為了不讓流寇鐵騎靠近火車營，川軍白杆兵與秦州衛明軍再次上前迎敵，這回白杆兵揮刺過去但敵軍的戰馬紋絲不動！秦州衛明軍下砍馬腿結果馬腿沒砍下來佩刀卻先斷了，因此導致雙方在第四重戰陣時相持不下。
鏖戰中明援剿總兵的火車營被流寇刀牌手手持盾牌突破陣前，明軍火炮手被迫放棄裝彈拉線，隻能拔出佩刀與敵交戰但流寇士兵人多，還使用車輪戰術讓明軍招架不住率先潰敗！吳俊振見狀就勸說明潼關衛總兵前去幫助，一腔熱血的明潼關衛總兵很爽快的答應了，可剛剛拔出刀就見到秦州衛明軍騎兵也招架不住流寇攻勢轉身逃跑，導致戰場形勢瞬間發生巨變由雙方互相廝殺而演變為一方追殺另一方！
麵對明軍精銳部隊的逃跑，新順王毫無忌憚的指揮道“眾將聽令全軍出擊，給孤不惜一切代價滅掉明軍。”聽到這話士氣高漲的順軍們傾巢而出窮追不舍，後麵的順軍火炮營配合著開炮轟炸明軍，使得孫督師很無奈的帶領大軍狼狽逃跑，還被流寇大軍連續追殺了一日一夜整整四百多裡，直到過了黃河進入潼關備禦千戶所境內流寇才停止追擊，此役明軍戰死8萬4千人，損失兵器輜重數十萬！把大明帝國西部僅有的〖一副家當〗損失殆儘，成為了待宰的羔羊，也使得順軍的戰略問題迎刃而解，新順王開始擴大戰果考慮乘勢奪取關中從而控製陝西承宣布政司。
10月初1日辰時天蒙蒙亮一隊士氣低落的明軍扛著（三軍司令旗），在孫督師的帶領下這支殘兵敗將狼狽的過了潼關備禦千戶所往潼關衛方向走來，整個隊伍裡麵將領們都是無精打采的樣子，就連吳俊振也是沉默寡言的行走著，馬維肚子有些餓了就從胸前拿出一塊用紙包住的餅來充饑。