张承荫领七千明军一路西行，山道狭窄崎岖，两侧高山密林遮天蔽日，行军两日，人困马乏，粮草消耗大半。沿途不见半分八旗游骑踪迹，愈发让他心生轻敌之意，认定八旗拿下抚顺之后只顾休整劫掠，不曾分兵在外设防，当即催促全军加快脚步，打算直抵抚顺城下，趁夜攻城。
大军行至名叫古勒山侧谷的隘道，此处两山夹一窄路，前后仅有两处山口通行，山谷内草木繁盛，极易藏兵。参将蒲世芳心中不安，上前劝谏张承荫：“总兵，此地地势凶险，恐有伏兵，不如全军停下，先遣小队入谷探查，再稳步前行。”
张承荫心中求胜心切，摆手斥退劝谏：“小小女真部族，拿下抚顺已然耗尽气力，哪里有多余兵马在此设伏？休要长他人志气，乱我军心，速速领兵入谷！”
七千明军尽数涌入狭长山谷，队伍拉得绵长，首尾不能相顾。待后队最后一批兵马踏入谷中，两侧山巅骤然响起号角，铜锣齐鸣，震天动地。
莽古尔泰率领两千先锋铁骑自左侧山林冲杀而下，箭矢如雨倾泻，山道之上明军士卒纷纷中箭倒地，战马受惊四处冲撞，队伍瞬间大乱。代善统领左翼红旗兵马封死山谷后山口，截断明军退路；皇太极亲统主力自前方山口杀出，堵住前路，三路八旗兵马将七千明军死死围困在狭长山谷之中。
张承荫见状大惊，慌忙令两翼兵马列阵抵抗，可山道狭窄，明军火器、长矛尽数施展不开，士卒连日赶路身心疲惫，面对甲胄精良、马术娴熟的八旗铁骑，毫无招架之力。八旗骑兵纵横山道，马刀起落之间，明军兵士成片倒下，惨叫声、战马嘶鸣声响彻山谷。
副将颇廷相领数百精锐拼死冲击前路山口，想要突围逃走，皇太极亲自领亲兵迎上，短兵相接厮杀半刻，颇廷相身中数箭，落马被俘，不肯归降，当场被亲兵斩杀。参将蒲世芳退守山石之后，点燃火铳反击，却被山上滚木擂石砸中，重伤倒地，麾下兵卒见主将接连死伤，军心彻底溃散，纷纷丢下兵器跪地求饶。
张承荫率领残余亲兵退至山谷中央高地，拼死抵抗半个时辰，身边亲兵死伤殆尽，自身身中数创，眼见突围无望，仰天长叹：“朝廷苛政误国，关外大势已去，是我贻误战机，害死全军将士！”说完拔剑自刎。
主将身死，剩余明军再无抵抗之心，尽数放下兵器投降。八旗士卒分头清扫山谷战场，清点战果：七千辽东援军死伤四千余人，两千三百余人被俘，军械、战马、粮草尽数缴获，总兵张承荫、副将颇廷相等大小将领全数阵亡，无一逃脱。
皇太极传令，区分被俘明军处置：凡底层普通士卒，家中有老弱亲人、不愿留在关外者，发放干粮遣返关内；常年欺压女真、克扣军饷的哨官、小吏，当众斩首，以泄关外积怨；身强力壮、愿意加入八旗辅军效力伐明者，编入行伍，统一安置。
山谷之中尸骸尽数收拢，寻空地统一掩埋，避免滋生瘟疫。代善领兵守住山道，防备再有明军援兵来袭，莽古尔泰押解缴获的大批军械粮草，先行送回抚顺城内。
此战大捷的消息快马传回赫图阿拉，努尔哈赤大喜过望，传令赏赐全军将士，同时下令抚顺兵马不可松懈，继续探查辽阳、广宁明军布防，准备乘胜扩大战果。
经此一战，大明辽东机动援军彻底覆灭，关外明军士气一落千丈，各处边城守将人人自危，再无主动出兵收复抚顺的底气。消息传回京师，万历震怒，朝堂之上一片慌乱，原先主张轻剿女真的官员纷纷缄口，朝野上下终于看清，努尔哈赤麾下八旗，早已不是当年可随意拿捏的关外小部族。
