“又他妈是吴襄！”不止一个明军将领发出了这样的咆哮。金军见两翼无法取得战果，便集中精锐骑兵，突袭了中路吴襄的兵马。吴襄的表现比八天前那次强了一点，稍微抵抗了一下，但很快又落荒而逃了。
“我他娘的要是活着回去，一定把吴襄的狗头拧下来！”祖大弼也顾不得吴襄是自己的妹夫，愤怒地咆哮着。但是他生气也没用，吴襄的临阵脱逃造成了严重的后果。他的部队人数最多，而且背后就是张春的本阵。汹涌如潮的败兵们直接冲垮了本阵，两翼原本在坚决抵抗的部队也被带着开始后退。
幸好张春有作战经验，早就知道天底下没有比友军更靠不住的。他事先就在战车上携带了大量油料和硫黄火硝，趁着现在刮着西风，明军占据上风口，张春下令纵火阻敌，为重新整队争取时间。
张春自己都没想到这把火会这么大。锦州到大凌河之间的土地长期无人耕种，长满了荒草、灌木，秋季天干物燥，这些易燃物被故意纵火的明军一点，立刻熊熊燃烧起来。
金军猝不及防，被烧死烧伤不少，急忙后撤，就连很多吴襄的部下都被卷入了火中，惨叫声不绝于耳，但没人顾得上同情他们。金军从猛烈的进攻中突然转为撤退，阵型当然会出现混乱，两翼的明军便利用这个机会发起了反击。
佐领卓纳、管武备院事达穆布、二等轻车都尉朱三、佐领拜桑武、骑都尉尼马禅、护军校爱赛、云骑尉瓦尔喀……一连串的金军军官或葬身火海，或被趁机进攻的明军击杀。大凌河之战开始以来，明军处处挨打，士气渐趋消沉，但今日的胜利一扫往日的丧气。
虽然由于刚才吴襄败退的混乱，半数以上的明军都在重新整队，但整体态势对明军十分有利。前线部队趁着火势奋勇追击金军，被困于大凌河的刘良臣的弟弟刘良佐格外勇猛，骑着一匹花斑马，追在金军屁股后面大砍大杀。
皇太极当然不会这么简单就被打败，金军的预备队立刻上前截住明军，撤下来的队伍迅速重组。明军的追击部队敌不过金军后续的援兵，只能退回。
就在此时，大凌河方向响起了隆隆的炮声。
这炮并非针对带头冲锋的祖大寿而发，而是用来伏击张存仁的。皇太极早就料到祖大寿会趁机突围，原本前几天他想派人假冒明军援兵，引祖大寿出城歼灭，但由于救援阿鲁科尔沁部的兵马未回，便耽搁了，一直拖到了今天。
皇太极的手笔很大，虽然遭到明军东西夹击，他依然认为胜券在握。他估计一旦在大凌河守军突围时伏击了他们的先头部队，后续兵马就会龟缩回城内，之后再强行攻城，势必造成己方的巨大伤亡。所以，他下令放过明军前队，集中力量打后队。
这是金军自制的红夷大炮第一次投入实战，展现出来的威力十分可观。四十余发炮弹落入明军的队伍中，造成了巨大的混乱。由于排着准备冲锋的密集队形，明军死伤惨重。副将孙定辽被炮弹直接命中，打烂了半个身子，刘天禄被一发跳弹擦到，左小腿被撕了下来。张存仁还想组织反击，但一阵箭雨向他射来，他身中七八箭，有一支正中鼻梁，当场要了他的性命。
祖大寿知道张存仁被伏击了，但他根本顾不上，只有往前冲才是活路。巧的是，他这边打头阵的是刘良臣。刘良臣带着自己的亲兵在前面开路，金军由于一面迎战明军主力，一面伏击张存仁，能用来阻拦祖大寿的兵力并不是太多，刘良臣奋力冲杀到了几乎能看到自己弟弟旗号的位置，但他的运气也到此为止了。他的战马因极度疲惫而栽倒，刘良臣随即被冲上来的金军杀死。
张存仁部几乎全军覆没，曹恭诚、韩大勋、裴国珍、陈邦选、李云、郑长春、刘毓英、窦明德、吴良辅、高光辉、刘士英、盛忠、胡弘先、祖克勇、祖邦武、施大勇、夏得胜、李一忠、张可范、萧永祚、韩栋……关宁军的半数骨干力量几乎被一网打尽，或死于炮击，或被杀红了眼的金军冲破阵型后击杀。
金军趁机攻击大凌河城，何可纲早有准备，待金军入城之后，便点燃了事先布置在城内各处的火药，与敌人同归于尽。尤其是武库的爆炸最为猛烈，何可纲本人就死于这场爆炸，城内积存的武器装备和文书档案全部毁于烈火。因为金军的动作太快，何可纲来不及烧毁全城，但还是让金军死伤数百，城内的民夫和伤病员被炸死烧死者数以千计。
战斗的惨烈超乎所有人的预期，金军重新整队之后，再次从左右两翼发起进攻。明军铳炮齐鸣，但火器粗制滥造，士兵又瞎放乱打，根本阻拦不住金军。眼见放火、放炮两招都拦不住金军，明军便有些慌了，金军不断掀翻战车，突破明军阵线，明军终于还是败退了。这一次还是吴襄和宋纬率先逃跑，各营随之纷纷西逃。
皇太极的本意是再设一道埋伏，截断明军退路，将之一网打尽。但由于去阿鲁科尔沁的兵马未回，还要分兵拦截大凌河守军，此策只能作罢。金军大举追杀明军，不过并不顺利，有的明军还在坚决抵抗。
张春竭力稳住阵脚，试图组织明军反攻，但是金军尾随着败军冲进了他的本阵。因为年事已高，张春不能像袁崇焕在广渠门之战中那样穿着被羽箭扎成刺猬都没事的重甲，他只在官服内穿了一件锁子甲。在这个全东亚烈度最高的战场上，这样简单的防护不足以让他在枪林弹雨中活下来。张春身中三箭二铳，死于阵中。
主帅的死标志着明军的彻底溃败，各路兵马都丧失了斗志，拼命逃窜。金军派出大批骑兵，追亡逐北，肆意攻击明军士兵的后背。参将张弘谟、杨华征，游击薛大湖等十多名将领皆死于乱军之中。幸好张春昨天的部署英明，这些败兵不必一路逃回锦州，在小凌河就有一处营盘可以据守。
小凌河营寨的大门紧闭，逃跑经验丰富的明军将领们知道，这是让他们绕到西门进寨。这种方法虽然可能导致明军在绕寨而行的过程中被金军追击，死伤很多人，但至少避免了金军尾随败军冲入营寨，大家一起完蛋。
祖大寿终究还是逃出来了，在金军的围追堵截之下，他的兵马只剩下不到一千人，混在败军中逃回了小凌河。大部分败军都进入小凌河营寨后，寨墙上的大炮便开火了，毙伤金军数十，把自家的散兵游勇也打死了不少。
金军经过刚才的苦战，已经十分疲劳，见明军凭营据守，料来也占不到什么便宜。金军没带任何器械，强行爬壕沟攻栅栏只是徒增伤亡。于是他们便见好就收，鸣金收兵。明军计点全军，只剩不足三万人。待确认金军远去之后，他们仓皇烧毁营盘，逃回锦州，大凌河之战就这样结束了。
整个大凌河战役中，守军及各路援军损失了四五万人，其中包括被金军俘虏的六千多人，主要是大凌河城内的民夫和伤病员。阵亡将佐数十员，连主帅张春都战死了。金军的死亡人数虽然也不少，但是连明军的十分之一都不到。
锦州明军经历了这场大败，无不垂头丧气，意志消沉。只有王瑾反而略感欣慰，因为只有他知道局面还可以更糟。
