黨項軍前軍最先沖過小牛關，隨後中軍也跟著沖到了小牛關南側，然後在開闊地列隊。
周軍隊伍中又出來一隊手持弓箭的步軍，逼向黨項軍，但是主力騎兵一點都沒有動靜。
黨項軍前軍和中軍已有近萬人通過了小牛關，侯大勇命令吹起一長一短一長三聲長長的號角。小牛關山頂上隱藏著數名周軍，他們一直專心聽著號角聲，號角聲響起後，軍士們推開遮擋物，從藏身地小洞里鑽了出來，小洞僅能藏一人，上面做著一個蓋子，蓋子上有土也有草，只留著一個出氣小孔，極為隱蔽，黨項的斥候隊很難發現這些軍士。軍士們爬出小洞後。迅速用火折點燃了留在山頂上的引線，很快，小牛關東岸小山的側壁上發出數聲巨大的響聲，落下了無數的泥土石塊，把清水河東岸地窄窄的通路堵住，也把黨項前軍、中軍和後軍分隔開。
此時黨項軍已有一萬二千多人通過了小牛關，中軍二千人和黨項後軍有六千人被攔在了小牛關里。擔任大軍後衛是房當翰海主動爭取地，房當明沒有和黑雕軍交過手。摸不透黑雕軍地打法，想到正面之敵不過萬人，為了穩妥起見，便同意了房當翰海擔任預備隊，以備不測之需。房當明暗算了房當烜赫之後，就依照黨項人的傳統，把房當烜赫火葬了，射殺房當烜赫地軍士。也被他借故殺掉了，房當明自認為此事做得天衣無縫，因此，並不懷疑房當翰海已起了貳心，房當五虎是房當軍中最傑出的五位將領。有房當翰海押陣後路，他也覺得放心。
房當明聽到巨響後，回頭看了一眼，冷笑一聲：「炸得太晚了。大軍主力已經過來了，黑雕軍不過如此。」
黨項中軍戰鼓大作，兩支黨項騎兵隊各有二千人，他們一左一右向聯軍包抄過來，而中軍主力八千人則直撲聯軍主陣地。
姜暉、胡立各率一千陌刀隊，迎擊左右兩翼黨項騎兵。聯軍騎兵隊和兩千弓箭手等候著黨項中軍的進攻。
等到黨項中軍快要接近侯大勇布下地地雷陣時，聯軍中軍響起長長的一聲角號，一千步軍舉起手中油箭。朝地雷陣射去，油箭射在地上，綁在前面的小筒帶著許多火油，全部就撒在地面上。黨項騎軍很快就進入了地雷陣，隨著又一聲長長的角號響起，上千支火箭向著地雷陣射去。黨項中軍主力部隊全是騎兵，當腳下騰起一片火焰之後，黨項騎兵隊繼續狠勁地鞭打著戰馬。訓練有素的戰馬繼續向著周軍沖過。只有少數戰馬驚懼地停下來，隨即被後面的戰馬裹脅著向前沖去。
步軍們射出火箭後。就開始往回跑，聯軍騎軍的戰馬興奮起來，開始揚頭、抬腿、打響鼻，聯軍軍士也嚴陣以待，只等進攻的號令。
侯大勇兩眼一眨不眨地盯著地雷陣，火焰受到戰馬地的踩踏，又沒有足夠的可燃物，漸漸小了，預料中的巨響卻沒有出現。眼看著黨項軍有一半通過了地雷陣，仍然沒有任何響動，侯大勇咬著牙，抽出了破浪長刀。
突然，地雷陣發出了驚天動地的爆炸，而且，爆炸聲接連不斷地響起，每一聲巨響，都伴隨著大量地斷肢殘體飛上半空。
聯軍騎兵只覺地面在微微顫抖，他們被大爆炸的巨大威力震呆了。身在地雷陣中的黨項軍更是亂了陣腳，中軍將領恰恰都在地雷陣中間，黨項房當人的一代豪傑——鷹帥房當明當即被炸得失去了蹤影，緊跟在身邊地細封賀蘭也被炸得粉身碎骨。
見到敵人被炸得傷亡慘重，侯大勇才長長地松了一口氣，他不等爆炸的硝煙散去，就下令道：「步軍壓陣，騎兵沖鋒。」
聯軍七千騎兵全力向黨項軍沖過去。二千黑雕軍騎兵和二千獨立軍騎兵均手持上好弩箭的黃樺手弩，靠近黨項軍之後，中軍響起一陣緊急的鼓點，隨後，六千支弩箭密密麻麻地向黨項軍沖去。黑雕軍軍士極為熟練這一套動作，弩箭發出後，就順手把黃樺弩掛在馬側，同時取出掛在馬側的長槍，軍士們平舉著長槍向前沖去。獨立軍的軍士們是第一次在戰場上運用這種戰術，弩箭發出後，軍士們開始手忙腳亂，許多軍士不能准確地把黃樺手弩放回去，有的性爭軍士就把手弩向黨項軍砸去，然後急急忙忙地取過兵器，向黨項軍沖去。
王騰驤的三千騎兵沒有使用弩箭攻擊，他們排成一個錐形陣，王騰驤一馬當先沖在最前面，朝黨項騎兵沖去。
驚魂未定地黨項騎兵被突進陣地的聯軍騎兵沖得七零八落，紛紛向後跑，卻因為退路被炸落的泥石斷掉，許多黨項騎兵被擠到了清水河中。房當石率軍沖在前面，反而逃過一難，他帶著一千多黨項騎兵，聚在一起。反擊著聯軍的沖擊，而亂成一團的黨項軍也漸漸清醒了過來，他們盡量靠在一起，雖說勉強戰住了陣腳，可在聯軍的壓迫下，失去了先機，形勢極為危險。
房當翰海聽到南側爆炸聲不斷，他急忙命令部分軍士清理炸下來的泥巴和石塊。又命令十數名軍士爬上小山城，查看小牛關南側的戰斗情況。
正在黨項騎兵危在旦夕之時，米擒勒率領地兩千騎兵遠遠地出現在從聯軍地背後沖了過來。
侯大勇率領著兩百名親衛坐鎮中軍，他眼見黨項騎兵從後路抄了上來，下令道：「步軍去擋住這些騎兵。」隨著號令，兩千步軍迅速擋在了騎兵前面，這些步軍射完油箭和火箭之後，沒有加入戰團。在一邊作為預備隊，他們得令後，迅速把許多六邊形大盾牌豎起來，形成一個盾陣，擋住騎兵的路線。盾牌後面地弓箭手們早就備好弓箭。等到騎兵靠近，開始整齊地放箭。
泥土和石塊堆積有五六米高，軍士們用手清理著泥土和石塊，進展十分緩慢。而爬山的軍士正奮力向上爬。房當翰海心中著急，大聲問道：「水性好的軍士，游幾個到對岸去。」幾名水性好的軍士，脫下衣服，跳進清水河，朝對岸游去。
到達小牛關南側的黨項騎兵原有一萬二千人，分出左右兩翼包抄地騎兵，中軍有近八千人。中軍全都聚集在一起，連續的猛烈爆炸，使隊形密集的黨項騎兵損失嚴重，三千騎兵在爆炸中失去了戰斗力，連主帥房當明都被炸得不見蹤影。隊形密集的黨項騎兵還沒有從慌亂中清醒過來，又被數千支弩箭襲擊，接近二千名騎兵中弩箭落馬，這樣一來。實力最強的八千中軍只剩下不到一半。反而是左右包抄的兩翼四千騎兵還保持著良好的隊形。
胡立和姜暉率領的一千陌刀隊，排成密集地隊形。迎擊著兩翼沖過來的騎兵。清水河畔這塊戰場並不十分開闊，三萬多人馬混在一起，騎兵根本不能縱橫馳騁，就發揮不了快速機動的優勢，雙方糾纏在一起，弓箭也難以發揮作用，黨項騎兵和黑雕軍陌刀手打得難解難分，一時之間，誰也占不到便宜。
黨項軍的中軍仍在拼死抵抗，侯大勇並不知道有小牛關北側還有多少黨項軍，泥土和石塊只有擋住一時，若北側黨項軍清理了阻礙物，加入戰局，則形勢就更為復雜，侯大勇高喊道：「沖進中軍。」兩百親衛如離弦之箭，直撲敵軍中軍。這兩百親衛全是獅營軍士，戰斗力極強，他們人數雖然不多，卻一下就插入了黨項中軍。
此時，西北聯軍兵力已經全部用盡，侯大勇要趁著北側敵軍被阻礙的短暫時間，消滅黨項中軍，只要中軍被殲滅，黨項軍也就完了。侯大勇當上節度使後就沒有親自沖鋒陷陣了，他高舉著長刀沖入敵陣，一名黨項軍軍士迎頭一刀砍向侯大勇，侯大勇沒有閃避，長刀猛地直刺，鋒利地刀尖輕易刺穿了黨項軍軍士的皮甲。
陳猛是獅營校尉，他猛然間看見侯大勇殺進戰團，他一刀劈翻一名黨項軍，大喊道：「護住節度使，趕緊過去，護住節度使。」劉黑狗跟在侯大勇身後，他右手扣住三支箭，不少黨項軍軍士還沒有靠近侯大勇，就被他射落馬下。劉黑狗不知道自己射了多少箭，一名黨項軍士見劉黑狗弓箭歷害，手持狼牙棒沖向他，劉黑狗冷笑一聲，右手伸向箭囊，箭囊里卻空空盪盪，劉黑狗的箭已經全部射了出去，他來不及抽刀，就用長弓去擋狼牙棒，狼牙棒是極歷害的重武器，長弓被砸得粉碎，劉黑狗頭伏在戰馬身上，勉強躲過了致命一擊。劉黑狗身旁恰好是一名長槍手，他狠命地刺了一槍，刺在使狼牙棒地黨項軍腹部，黨項軍士不顧受傷，隨手一棒，擊在長槍手的頭上，長槍手頭顱立刻出現了一個大大的血洞，長槍手在斃命之時，用力一攪，長槍的槍尖把黨項軍士的腸胃全部破壞掉，黨項軍士再次猛擊長槍手的頭部，第一擊時，長槍手已戰死了，這一棒就他沒有任何影響，他仍然直直地坐在馬上，雙手緊握著長槍。劉黑狗此時抽出了長刀，他用力一刀，砍下了這名身受重傷的黨項軍士的頭顱。
黨項軍地中軍在聯軍騎兵的打擊下，漸漸支持不住了，上千的黨項騎兵縱身跳下了清水河畔，清水河水面上一群一群的黨項騎兵，向清水河下游飄去，黨項房當人在清水河邊長大，大部分會水，因此被淹死的不多，但是，後面追來的箭支卻讓不少黨項軍士命喪清水河，清水河很快就被鮮血染紅，僥幸逃得性命的黨項軍士則陸續在小牛關北側上岸，
房當翰海眼看著就要清理出一條通道，水面上突然出現了大批極為狼狽的黨項騎兵，順著清水河向下游飄浮，他不用猜也知道戰局已經極為惡劣，此時，爬山地軍士們已到了山頂，他們帶著旗幟，用力地揮動了數次，房當翰海明白旗語地意思：黨項軍主力被潰敗。
自從房當翰海知道房當烜赫死得奇怪以後，就一直在謀劃自立門戶，被阻隔在小牛關北側的黨項軍全是他地嫡系，他見到黨項軍主力被擊敗，心一橫，下令道：「全軍後側，退回西會州。」八千黨項軍全速向西會州退去。
黨項軍中軍被基本消滅後，士氣正旺的聯軍騎軍掉轉馬頭，向著正在和聯軍陌刀隊、步軍糾纏的黨項騎兵沖來，米擒勒、房當石等人見勢不對，掉轉馬頭就向南跑。此時黨項軍騎兵人數仍有六千多人，中軍覆沒後，正所謂兵敗如山倒，他們再無斗志，就如驚弓之鳥，拼命地向同心城方向逃跑。
石虎率著聯軍騎軍緊迫不舍，追了數里後，又有一千多黨項騎手被射落馬下，黨項軍不斷地逃入兩邊的大山，最後，僅剩的兩千多騎兵也鑽進了一處深山，石虎見深山山勢險要，道路曲折，生怕有失，不敢再深入追擊，於是慢慢收兵回小牛關，一路上，聯軍騎兵收繳了不少無主的戰馬，捉獲了受輕傷的兩百多名黨項軍士，還有不少受重傷的黨項軍士被聯軍砍死。
小牛關之戰，黨項軍鷹帥房當明戰死，房當軍主力受到重創，事後清點，在小牛關南側被炸死、殺死和淹死的黨項軍共計九千人，另有數百名俘虜，西北聯軍戰死三千人，戰傷無數。