但是吴三桂和尚可喜却没有直接冲进来救阿济格，大道地形狭窄，很多人都挤在同袍后面没法参战，他们这么没头没脑地冲进来，也不见得就能起到多大的作用。他们指挥着后队的三万清军，首先在李家川北岸列阵，守住瓦窑堡的城防，建立临时野战工事，然后才去接应清军前队。在十丈宽的冰面上，能最大限度地发挥清军的火力和人数优势。李过也很清楚地意识到了这一点，他派后营左果毅将军张能截断清军的后路。吴三桂部将杨坤、尚可喜部将班志富率部几番突击，都没能突破顺军的防御。
另一方面，顺军也并非全面包围阿济格，李过的本阵设在大路西侧的黑山则梁上，把主力部队都放在了西边，田虎击头，张能断尾，东侧则只部署了很少的兵力。汉军正黄旗都统祖泽润第一个看出了机会，带着自己的部队向东突围，顺军迎头痛击，密集的弓箭和枪弹把清军打倒了一片。但有道是归师勿遏，穷寇莫追，清军的战斗力本来就强，突围的时候更是求生欲旺盛，很快又组织起进攻来，汉军镶黄旗都统刘之源、镶蓝旗都统李国翰也加入了战斗，这一次，顺军抵挡不住了，让开了道路，但是仍从侧面向清军开枪放箭。阿济格见包围圈已经打开了缺口，也不再死等吴三桂的援军了，缓缓向东撤退。
顺军见阿济格要跑，更加士气高涨。李过没打算在这里就歼灭阿济格，因为这是不可能做到的，三万人打六万人，还想一口吃掉一半，当清军都是死人吗？所以他一面虚张声势，多立旌旗，多放号炮，三万人装得像七八万人一样，一面又网开一面，让阿济格撤走，然后利用沟壑纵横的地形使清军割裂溃散。但是下级军官和士兵们还是盼着能取下阿济格的首级的，在西线全力以赴地攻击清军。
即便是要赶走清军，也是一件极其困难的任务，为了防止溃乱，清军极有秩序地交替掩护撤退，断后部队奋力死战，顺清两军都不断有人倒下，但谁也没有退缩。谭泰、巴哈纳等清军将领还试图打开李家川方向的道路，和后队的清军一起夹击张能，张能部以数千部队抵抗着上万清军的前后夹击，死伤惨重。
李过不再迟疑，立刻把全部的兵力全都投入了战斗，攻击谭泰等人的左后方。顺军骑兵跃马扬刀突击清阵，清军同样以骑兵反击，刀击甲叶，枪贯胸膛，只要坠下马来，必然被踏为肉泥。李过感到一阵阵心痛，这些战士有很多追随他多年，有的甚至是在商洛山时期就加在闯军之中的老兄弟，大顺的天下正是这些兄弟舍生忘死打下来的，没有他们，也就没有什么大顺朝了。但是现在，李过不得不把他们的生命消耗在这里，就算是全军覆没，也不能让阿济格在李自成战胜多铎前接近西安。
在战斗力上，还是清军更胜一筹，尤其是他们的火器比顺军要精良得多，给顺军造成了很大的伤亡，但是在意志力上，清军却被顺军压倒了，在谭泰等人的右翼，阿济格他们已经开辟了一条撤退的道路，正面的张能则迎着枪林弹雨拼死抵抗，左翼的顺军也不顾性命地一波一波压上，想反败为胜可能性已经不大，谭泰他们实在是没有必要再在这里拼命了，他们也开始向东撤退。
清军一开始还能保持秩序，不断反击，杀伤顺军很多，但是在顺军不顾一切的追击下，他们最终还是失去了阵型，战斗进行到黄昏时分，清军前队彻底溃散，全部辎重、火炮都被放弃，有的人为了翻山逃跑，连马匹、铠甲都丢掉了。李过的部将贺兰、杨彦昌、武平孝三人率领顺军游骑利用熟悉地形的优势到处截杀没头苍蝇一样乱撞的清军。如果此时李过全军出动追击阿济格，把清军打得全军覆没也是有可能的，可是他做不到，一来是因为天快黑了，二来是因为李家川北岸还有三万清军没动，吴三桂和尚可喜没搞清顺军的虚实，不敢轻举妄动，没有孤注一掷突破张能的阵地，而是派出夏国相、连得成等人向东侧迂回，接应阿济格。李过清楚吴三桂的本事，如果自己全力追击阿济格，暴露出了兵力不足的弱点，吴三桂恐怕就要直接冲过来了。李过只让田虎带领一部分军队去追清军，自己亲自替下张能的部队，让众将士立刻打扫战场，带不走的东西全都就地销毁，撤回延安。
天光大亮的时候，全部顺军都已经消失得无影无踪，阿济格花了整整三天时间才把自己的部队重新整编完毕，由于李过没能展开追击，故而清军的死伤主要发生在鏖战阶段，和顺军的死伤基本相当，但是丢弃的物资不计其数，大炮全都在后队，一门不少，可前队的粮食豆料和马匹大量损失。以这种情况来看，想快速攻下延安，抢在多铎前面打进西安已经不可能了。阿济格空自暴跳如雷，可还是不得不派人去蒙古土默特、鄂尔多斯一带索要马匹，催促山西巡抚马国柱速发粮草，自己退回青涧、绥德驻军。去蒙古的路上有高一功，去山西的路上有李来亨，马匹和粮草到底什么时候到也很难说了。
然而延安城中，李过的处境也同样艰难，他这一战只争取到了时间，并没有改变双方的实力对比，清军依然有五六万人的大军，兵力是他的一倍。由于很多核心的精锐将士死伤，李过部短时间内无法再主动出击，只能进行小规模的袭扰。顺军不缺钱，今年收成还好，粮食也算充裕，可是火器弹药十分匮乏，接下来就要打城防战了，这一点十分不利。延安的情况如何危急，李过倒也不是太在意，大不了就是和陈永福一样殉城战死而已，将军难免阵前亡，也算不得什么，阿济格要真是围城猛攻，和他拼个你死我活，那正合他意。可如果阿济格并非庸人，有更高一筹的胆略，吴三桂、尚可喜、姜瓖等人又能给清军效死力，那么最坏的情况可能就要发生了。
最坏的情况，它还真就发生了。