當晚，僥倖渡過河的淳於瓊單騎奔回了下邳。
審配聽說西人的前鋒已經到了相縣，不禁大驚失色。不及等到天明，他即命令全軍拔營乘夜解圍而去。
為了迷惑下邳城的守軍，東人徹夜擊鼓，向城內射箭，欲作攻城之狀。箭像雨點一樣落在城牆上，從高聳的答渠木樓間，從柵木的間隙中飛進來。
直到天色已白，攻擊才漸漸停止了。多在城牆下的吳人登城一看，除了少數東人的騎兵還在下邳城前的營壘廢墟間穿梭意外，極目遠望，東人的軍營、旗幟完全不見了蹤影。
劉備的前軍在昨晚就趕到睢水。收到袁尚的頭顱後，他不等後續的陳沖輜重，即命令全軍渡過睢水，前去襲擊下邳的魏漢軍。在前鋒中約有四萬戰馬，幾乎已經佔到了全軍的三分之二，雖然遠不及渤海之戰前的聲勢，但數萬匹戰馬搶渡睢水的喧譁之聲，十里之內皆有所聞。
清晨時分，劉備帶領中軍趕到下邳城下。
周瑜帶著百餘騎出城，同劉備和帳下眾將，張飛、太史慈、魏延、法正、張既等人挽韁並轡，在馬上一邊飲食，一邊商議戰策。
周瑜對眾人說：“我軍苦戰月餘，兵馬都已經力竭了，想隨大將軍一起破敵，恐怕不可得，但為大將軍鎮守諸城，護衛輜重，還是沒有問題的。”
歷經大戰之後，周瑜眉眼之間毫無倦色，反而手足穩健，談吐不凡，在眾人之間如同芝蘭玉樹一般光彩照人，眾人見之都不禁在心中感嘆：這大概便是所謂的將中玉山、名族之花吧，便是天上的烏雲也難以遮掩他奪目的光華。
法正說：“這些我們也有準備，只是眼下龍首未到，我們到底是繼續追，還是在此等候呢？”
周瑜便說：“審配天明前才退走，此時肯定退不遠。大將軍若是帶輕騎出擊，應該在磨盤山前便能趕上。”
魏延聽了，即刻對劉備說：“大將軍，兵貴神速，如等龍首趕來，恐怕曹操之軍也從臨淄趕來了。宜趁著，我軍新勝，先破審配，則賊軍大勢去矣！”
眾人也都持此議。劉備命騎都尉薛永、王蓋等各營傳令即刻出發，騎士各騎馬一匹，帶從馬一匹搭載箭囊鎧甲矟刀等物，隨身帶水袋和乾酪作為白天的飲食。將士們大都在過睢水時候加的誰，此時水袋尚是滿的。
於是出發，他們先從沂水向東，一直走到沂水與祖水的交界處，轉而沿著祖水向北。抬頭看天色，朝陽早就不見了蹤影，天空的雲層已然集結成漫天陰雲，空氣也陰沉凝重。等在望母山渡過祖水，雨霧瀰漫，從天上飄灑下來細細的雨珠，把騎手們戎服的袖子都潤溼了。
大軍渡過祖水後，稍稍整隊，一些斥候趁機登上了禹王山，從此向東北眺望，正見東邊的矟戟旗幟如林，從山腳東北的盡頭，一直綿延到武原城的城下。見狀，斥候連忙撥馬回來報告道：“賊據城下列陣，靜待合戰。”
西人的騎兵漸漸湧出山口，沿祖水列陣，北西向東，向北延展至十里開外。
太史慈、張飛領右軍在山腳；魏延、張既、公孫瓚居左軍在一條支流邊。劉備率黃忠、牽招、袁譚、麴義、拓跋力微、劉宣為中軍，帳下又有法正、陳宮、孟達、皇甫堅壽、傅幹等謀士隨行。
因為戰線極長，又都是騎兵，中軍排開之後成四排，左軍排成三派，正好做逐次衝鋒之用。而右軍人最少，只有兩排。
西軍列陣完畢，而東軍仍然不動。
陳宮帶蒼頭騎馬歷陣觀察東軍，回來對劉備覆命說：“審配與諸將應在中軍。左翼素來為賊所薄弱處，今日觀之，似乎以青州兵為主。賊向來重右翼，渤海便是令曹仁從右翼殺出，不過眼下曹操未到，曹仁也應該不在，領軍的就只能是幽州刺史夏侯淵！”
劉備於是同將左商量說：“我軍精銳都在中軍，應一鼓作氣直衝賊中軍，將賊陣一刀切為兩截。然後包抄賊的右軍，把他們往山裡趕。賊左翼不足為慮，則大事成也！”
眾人都點頭稱好，下令中軍將士都為戰馬蒙甲準備衝鋒。隨行的也有陶丘洪這樣年高德望的老人，他親自騎馬巡視各營，激勵將士。
他對眾人說：“諸君，渤海戰後，我軍損兵折將，令天下譏笑，以為關西徒有虛名，不值一提。我熱血男兒，名節豈能容辱？今孤懸千里而來，進則建立不世奇勳，退則死無葬身之地。今日，唯有死戰！”
說罷，前排的騎士發出鼓舞的吼聲，策騎向前從陣中衝出去。他們的馬蹄翻飛，塵霧飛騰似紗，在蕭蕭秋雨之中，最前方的明光鎧甲依然綻放出不可遮蔽的光輝，猶如冰錐穿過積雪，毫無阻礙地插向前方。
東人的中軍騎兵終於出陣迎敵，頓時馬蹄打在地上的聲音猶如數百面大鼓響起鼓點，東邊的天空也隨之騰起紅塵。
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與西人不同的是，東人出動的都是些披皮鎧的輕騎兵，他們在雨幕中拉開距離，主動圍繞在西人鐵騎的周遭，不斷地張弓射失，試圖用這種方式來削弱鐵騎銳利的攻勢，但西人看也不看，任憑這身邊的戰友在箭雨中逐個倒下，自己則飛速地接近東人的本陣。
雙方的距離很近，故而在兩刻之間，西人的前鋒已接近撞上了東人的步陣。照例，為了便於騎軍衝擊，西人的騎兵之間留有不小的空檔，但即便如此，陰森森的長槊依然像是一座死亡的森林，揹負在發怒的烈馬上，前赴後繼地向著對面同樣迎來的，更為密集的長槊鐵林上。
此時正面領軍的乃是袁譚，他見前排的騎士俯著身子，用臂膀夾緊了長槊刺過去，確實很有成效，不少東人都在這一眾之下，幾乎被攜有馬匹衝撞的刺擊帶走性命。但相應的，很多戰馬也在衝撞時隨之受傷，那是些槊尖的刺擊，或者是槊尖兩邊鋒利開刃劃開的傷害。尤其是那些沒有蒙甲的戰馬，除了被長槊當胸刺穿意外，其他即便只是遇到槊尖的邊刃從馬腹劃過，仍然造成了可怕的傷害。
袁譚率軍衝入東人軍陣中之後，他的馬就明顯開始慢下了腳步。他低頭才發現，一條血口從坐騎的右前腹部向後伸長，一直到劃馬鞍的障泥處才停下來，鮮血汨汨而出，將馬腹和馬腿完全溼透。他在馬倒下之前跳了下來，正好被他的副將管統看見，趕忙策馬過來，讓他爬回到自己的馬上。
身為前陣主帥的袁譚尚且如此，其餘騎兵自不必說，這第一次衝陣下，不少人被刺死的馬摔到地上。一旦看見西人羅馬，立刻就有東人們聚攏過來攢刺。而因為分得較散，西人們很難冒險近身營救，只能仍由他們自生自滅了。
但即使如此，西人騎兵的大隊並沒有停步，他們向東北繼續奔行衝刺，在第一個回合裡便鑿穿了東人的步陣，完成了劉備的設計。潰陣之後，袁譚率軍繼而跑出了一個大的迴旋弧度，這才掉過頭來，這次是背東向西，志在將東人右翼完成包抄。然而這個時候，他們才看見了審配對於此戰的完整佈置。
陳宮說東人右翼雄厚，判斷確實極對，但審配的佈置卻也超出了常人的預料，他並非只是常人所想的那般在右翼堆積重兵，而是令於禁在右翼的後陣以東南方向斜線展開，且在斜線的最南端佈置了三千騎兵。
這些騎兵顯然準備已久，目睹袁譚所部向東南包抄，他們也立刻逆著迴旋的方向逆衝過來，並伴隨有佈陣掩護設計的箭雨。
袁譚看見這些敵騎衝過來，立刻回身轉望己部的陣線。在這個時候，原先很歸正的橫排已經沒有了，麾下的騎兵都聚攏在中間，而東人則分開成了兩個長列的縱隊，如同兩條長長的盲射，彎曲而又急速地從西人騎兵叢集的兩側切割過來。此情此景，不由讓袁譚心中冰涼。
如果說劉備的設計是以中軍為錘，左軍為砧，打算以此擊潰敵軍。顯然審配已經猜到了劉備的佈置，他並未阻止中軍，而是選擇在這鐵錘落下時，在右翼側後佈置了一道嚴密的巨網，打算在其用力之前就將他死死纏住。縱使終究抵擋不住，但也能爭取足夠多的時間，讓西軍的進攻意圖落空。
但他來不及想更多，兩軍的騎兵已經交織在一起。這時，西人驚愕地發現，很多東人騎兵都把一面盾牌擋在自己和馬前腹之間，人伏在馬頸上，另一只手把長矟從盾牌的上面伸出來，刺向迎面而來的西人活著他們的馬。一旦得手就把手臂上抬放掉長槊，隨著飛馳的坐騎脫離戰鬥。
西人多著鐵甲，故而沒有帶盾牌，但在這樣的接觸之中，鐵甲的優勢也被抵消了，外圍的騎兵不斷地落馬或者隨著傷重的戰馬撅倒在地。東人的騎兵就像兩條蘸了水的皮鞭，在自己擁擠的外側抽打出飛濺的血花。
處在中間的西人，他們沒有受到阻礙，在這個時候，也容不得任何後悔和遲疑，他們繼續執行原計劃，飛快地穿過東人的縱隊，也分離出兩列彎曲的線條，一面拼殺，一面衝向斜線之中的東人。