楞额礼和图尔格会和后很快也就稳住了军队的士气，然后他们发现对面的李定国其实士兵不多，于是他们立刻就集结麾下人马杀回去，但是李定国则毫不畏惧的继续以一敌二，然而很快五原城内的明军游击王辅臣率领明军从城内杀出，王辅臣率领麾下明军突袭楞额礼的侧翼，很快楞额礼和图尔格在明军的两面夹击下战败而逃。

与此同时陆澄见状则下令明军各部全线进攻，参将唐通和高勋各自率部从清军侧翼发动了突袭，他们对驻守清军侧翼的叶臣展开了围攻，虽然经验丰富的清军大将叶臣很快就率麾下清军顽强抵抗，但是在图尔格和楞额礼战败撤退后，叶臣独木难支也只能跟着逃跑，至此李定国，姜瓖，唐通，高勋等部明军开始展开全面进攻，而清军图尔格，楞额礼，叶臣等部全部被击败候车，陆澄立刻率领明军向多尔衮的方向大举去压上。

多尔衮见现在的战局崩坏如此也是大惊失色，但是他并不打算就此放弃作战，毕竟要是被明军在野战击退自己属实丢大脸了，于是他命令石廷柱所部汉军用火炮轰炸明军的队伍，以此掩护图尔格，楞额礼，叶臣等部败军重新站稳脚跟，然后多尔衮亲自率领本部人马带着这几路清军立刻展开反扑，同时他还让蒙古各部的骑兵迂回清军侧翼，很明显多尔衮要跟明军殊死一博了。

然而石廷柱的汉军炮兵根本压不过吸收大量重炮的明军炮兵，很快明军的炮兵就压制住了清军，结果这还连带图尔格，楞额礼，叶臣等部清军都被炸的七零八落，毕竟这些清军刚刚被明军击退导致他们的士气和体力都不太乐观，所以面对明军的狂轰滥炸他们很难维持阵型，本来陆澄打算集结骑兵冲击多尔衮的本部的，但是由于清军炮兵的拦截他也出动炮兵展开反击。

不过多尔衮在这种情况下还是坚持要让清军发动进攻，多尔衮很快就亲自集结清军了展开反攻，而陆澄则率领自己直辖的新式军队列阵展开应战，陆澄麾下的新式军队就是他当初在京师的神机营，之后他奉命提督晋北的时候把他的新军也带来了，结果多尔衮的进攻直接被装备精良的明军挡住了，而多尔衮旗下的蒙古骑兵也被侧翼的唐通击败了，毕竟仗打到这个地步这些蒙古骑兵也没有士气了。

陆澄之所以率领自己直辖的新式军队去抵抗，就是为了让其他各路明军顺利集结然后展开包抄，结果很快多尔衮就发现四面八方都出现明军部队，至此他总算是意识到当前的败局已经无法挽回了，石亭柱等清军将领见状也赶紧劝说多尔衮去撤退，此时李定国，姜瓖，唐通，高勋等部全都杀来了，多尔衮终于意识到此战打不下去了，于是他只能宣布下达撤退的命令。

多尔衮旗下的清军各部见状纷纷开始撤退，陆澄则率领明军连续追击五十公里，至此五原战役以明军的大获全胜而告终，多尔衮率领清军狼狈的跑到了喀喇沁，至此清军再也无法去占领归化城了，而阿布奈汗的察哈尔汗廷至此转危为安，毕竟陆澄这边还有数万由汉人移民组成的屯垦团没有出动，宣大总督祖大弼，延庆总兵靳国臣和保安总兵张韬的数万关宁骑兵也没有参战，这些部队全都是随时可以去归化城保护阿布奈汗的。