二十四日，战斗终于不可避免的开始，刘锡先遣千余人，向金军发起试探性攻击，金兀术据险设伏，前后夹击，将其斩俘殆尽。
张浚大怒命令全军突击，对着金兀术大军发动攻击，金兀术也是坚韧之人，指挥大军和敌人展开激战。他们从早晨战到中午又从中午战至黄昏，力战而不却，牵制了宋军的主力，为扭转战局赢得了时间。
金兀术催动战马在敌人的群众不断地冲杀，浑身已经变成了血红色，坐下的战马也中了好几箭，行动越来越笨拙。
这时，已经到了金兀术和完颜宗翰约定的时间。他突然传令，一直隐藏的金军骁将完颜折合率3000精骑，以土囊在苇泽中垫出一条通路，越淖而进，突袭宋军打着曲端大旗的营寨。
张浚战前认为，金兀术肯定会舍弃西军中实力最强的曲端部，先去攻击其他地方；所以里面都是乡军。
这些乡军哪里抵挡的住精锐金兵冲击，一下子就被突破了防御，乡军逃入宋营，引起诸军惊乱。张浚自诩坚固的阵地一下子就被撕开一个大口子。
金兀术乘势以完颜宗辅军为右翼，以粘得力为左翼发起进攻。这时外面的完颜宗翰也跟着杀到，两支金兵里应外合对宋军展开了攻击。
宋军仓促迎战，失去统一指挥，5路军马各自为战。刘锡之弟刘锜首先率泾原路宋军迎击完颜宗辅左翼军，并将其包围，金将赤盏晖所率精骑陷入泥泞难以驰骋，被斩杀甚众，勇将韩常被流矢射伤一目，仍奋力苦战。
金兀术见势危急，虽身有伤，却奋不顾身率右翼军猛扑环庆路赵哲军，他身先士卒，督师力战，部将粘得力，蒲察胡盏、夹谷吾里补摧锋陷阵，拚力厮杀，使军势复振。
由于诸路宋军互不应援，赵哲孤军不敌，临阵擅离，部众争相逃遁。黄昏，金军并力猛攻，宋军大溃退往邡州，所带辎重大都遗弃。
金人在后面紧追不舍，吴玠牙关一咬带领手下开平军亲自断后，终于挡住了金人的冲击。泾源路的精锐宋军也率先反应过来，他们在将领的带领下，帮着吴玠阻挡金兵，终于算是把金人攻势压了下去，给其他人争取了撤退的时间。
十月，张浚以败军之罪贬逐刘锡，斩赵哲及其部将张忠、乔泽，使军心惊惧，环庆路将领慕容洮叛投西夏，泾原路将领张中彦、李彦琪叛降金军。
张浚一路撤退就退守秦州(今甘肃天水市)，陕西大震。此战之后，金军利用缴获的大批粮草军资，在南宋降将引导下，乘胜向陕西内地大举进攻。
至次年三月，攻占陕西5路大部地区，宋军仅守住阶、成、岷、洮、凤等州，及凤翔府的和尚原、陇州等蜀口要隘，凭险设防，与金军对峙。
这一战天下震动，整陕西几乎全部被金人拿下，他们向南就可以进入成都路，向北就可以和陕州的完颜娄室汇合一举占领整个秦凤路，进而威胁泾源路和西夏。金人占领川陕的第一步目标基本实现。
宋军撤退到兴州（今陕西略阳）、和尚原（今陕西宝鸡西南）、大散关（今陕西大散关）及阶州（今甘肃武都）、成州（今甘肃成县）等地，重新设防，以阻金军。
富平之战失利后，和尚原成为金军入川的主要障碍。和尚原是从渭水流域越秦岭进入汉中地区的重要关口之一，在大散关之东，地势险要，属川陕之首要门户，位于宝鸡西南40里，其地势之险要与大散关不相上下。
和尚原对仙人关来说，有如通往四川的第一道关隘，它与仙人关共分蜀之险要，势必固守。“和尚原最为要冲，自原以南，则入川路散；失此原，是无蜀也”。
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