然密集的箭矢射来，一万协从军士兵都集中在这里了，用弓箭向宋军发动突然袭击。
只不过他们遇到了谨慎的牛皋，牛皋坚持不用骑兵突击，而是用重盾士兵开路，就是为了防备敌军的弓箭袭击。
宋军士兵大喊一声，纷纷举盾抵挡弓箭，一步步向前，距离敌军弓箭阵还有数十步，忽然从两侧各杀出一支骑兵，瞬间冲进敌军弓箭阵型中，骑兵杀进弓兵群，俨如猛虎如羊群，杀得敌军尸横遍野，血流如河。
八千弓箭大阵中，杀进了两千骑兵，只片刻弓兵便崩溃，哭喊着、哀嚎着拼命向城头逃命，城头上的士兵不准他们上来，用盾牌顶住，两侧甬道上挤满了士兵，大声哀求哭喊。
张中孚叹息一声，下令道：“开城门！”
下达了命令，他自己也迅速沿着梯子爬下关城，翻身上马，带着百余亲兵向北逃去。
这时，城门却开不了，城洞内挤满了士兵，把大门堵死，上城之道被堵住，出城之道也被堵住，数千协从军士兵陷入了绝望之中。
一名大将疾奔而来，大喊道：“都统有令，投降者可免死！”
宋军骑兵一起大喊，“投降者免死！”
瞬间敌军士兵跪满了一地，所有士兵都扔掉兵器，举起了双手。
天渐渐亮了，北关门大开，一队队协从军士兵被骑兵押解出来，缴获各种兵甲、物资、粮草堆积如山。
这一战宋军以伤亡不到百人的代价，全歼敌军一万人，其中俘获七千四百余人，杀死两千余人，跟随主将张中孚逃走者也不足百人。
宋军随即北上，占领忻州的秀容县和定襄县，也就在此时，牛皋接到斥候消息，一支万余人的契丹骑兵正从代州方向向忻州杀来，前军队伍刚刚进入忻州。