北部援兵一直在外圍游弋，三天后步兵趕到，援兵才擺出攻擊陣勢，一萬騎兵，兩萬步兵。
大同軍撤去營帳，五萬步兵在晉陽城北擺出防御陣勢，左右前后擺成戰(zhàn)車陣，劉渏站在陣中高臺指揮。城南、城北也都撤去營帳，憑借營寨防守。
太原城派出五千騎兵五千步兵出北城夾擊，東門和南門分別派一萬兵牽制圍城部隊(duì)。
太陽升起，晉陽兩軍開始進(jìn)攻。騎兵首先出陣，在陣前呼嘯而過以箭矢拋射大同軍方陣，大同軍還以弩箭。接著晉陽兩軍步兵出戰(zhàn)，騎兵兩側(cè)護(hù)衛(wèi)，還不時攻擊大同軍大陣兩側(cè)。
由于晉陽騎兵的壓制，大同軍箭矢對晉陽步兵沒有多少威懾力，所以兩軍直接進(jìn)入肉搏戰(zhàn)，大同軍以戰(zhàn)車為基，刀盾手，長槍手與對方廝殺，晉陽騎兵還一輪一輪地攻擊大同軍大陣側(cè)翼。地下是混戰(zhàn)的士卒，天上是遮天蔽日的箭矢。
一直到中午，晉陽兩軍都沒能沖破大同軍的大陣。到了下午，晉陽兩軍的預(yù)備隊(duì)也全部壓上，打到太陽偏西時還是沒能沖破大陣。
終于，劉渏發(fā)出全軍總攻的信號，大陣向南北兩個方向進(jìn)攻，與晉陽兩軍混戰(zhàn)在一起。外圍一千鐵騎，一千輕騎，兩萬黃巾軍從西面向晉陽援軍發(fā)起攻擊。黃巾軍推著戰(zhàn)車一路小跑，輕騎兵保護(hù)左翼，重騎兵在黃巾軍中間部位齊頭并進(jìn)。
戰(zhàn)車和重騎兵冒著遮天蔽日的箭矢，直接沖進(jìn)援軍的阻擊部隊(duì)，三連擊直接沖垮阻擊陣型，沖進(jìn)鏖戰(zhàn)的部隊(duì)；
在大同軍兩軍的攻擊下，晉陽援軍首先崩潰，被分割成無數(shù)小塊，這些被重重包圍的援軍只有投降一條路。援軍潰兵向北逃竄，被不斷出現(xiàn)的小股黃巾軍截?fù)簟Ｔ娞踊厝サ牟蛔阄迩?，死傷八千，被俘一萬五，其它都成了潰兵不知去向。晉陽城里的郡兵死傷三千，又縮回城池。
大同軍損失更大，主力死傷五千，民兵、黃巾軍死傷一萬人，騎兵只剩下兩百人。
戰(zhàn)后的戰(zhàn)場，到處是死尸和已經(jīng)說不出話的重傷士卒，地面滿是鮮血，中間夾雜著馬的尸體、戰(zhàn)旗、戰(zhàn)車，到處都是受驚的戰(zhàn)馬。遠(yuǎn)處還不斷傳來馬的嘶鳴，士卒的嘶吼。
太陽快落山了，余暉照著晉陽城，照著疲憊的大同軍，也照著戰(zhàn)場，照著東邊遠(yuǎn)處的高山，而西邊的山已經(jīng)黑黢黢一片。
蒼山如海，殘陽如血。
慘烈的戰(zhàn)事終于讓晉陽放棄了幻想，大同軍派人勸降，無數(shù)傳單被射進(jìn)城內(nèi)，城內(nèi)人心惶惶。
洛陽的大火，燒掉的不僅僅是皇城，也燒掉了人們心中的皇城，這個心里的皇城堪比六千萬座雒陽皇城。
晉陽城內(nèi)分裂成兩派，一派本地派，主張談判，結(jié)束戰(zhàn)事；一派異地派，希望撤退?？な厥莻€精明人，出身關(guān)中世族，知道再這樣下去就要發(fā)展到內(nèi)亂的地步，果斷將隊(duì)伍分成兩部分，一部分異地軍隊(duì)撤退，本地軍隊(duì)和官員、將領(lǐng)留下隨便選擇。于是，本土派開始與大同軍私下協(xié)商。
西邊的救兵姍姍來遲，被告知慘烈的大戰(zhàn)和大同軍的兇悍，看到西城沒有大同軍，也絲毫沒有進(jìn)城的想法。大同軍在城北、城南各擺出三萬步兵方陣，三千騎兵。這幾千騎兵都是樣子貨，勉強(qiáng)能夠坐在馬背上不掉下來。
晉陽西城門打開，出來一萬軍隊(duì)分左右散開，有官員聯(lián)絡(luò)大同軍。雙方協(xié)商完畢，郡守帶著一萬軍隊(duì)幾千家眷、晉陽大戶子弟，一路西行而去。劉渏派出兩百騎兵遠(yuǎn)遠(yuǎn)地跟在后面，再后面是五萬大同軍步兵，與騎兵隔了半天的路程。
西行大軍一路占領(lǐng)了西河郡各縣，直到黃河邊，在重要地點(diǎn)屯兵。
晉陽城對大同軍的做法多有耳聞，這次看到傳單更加清楚未來的命運(yùn)。小戶人家沒的選擇，大戶人家都有亂世的生存之道，王家、溫家?guī)ь^，分出一部分子弟隨郡守西去，留一部分子弟守晉陽，從此經(jīng)歷另一種生活。經(jīng)過醫(yī)師的宣傳，晉陽普通民抱著懷疑的態(tài)度接受了大同軍。
大同軍士卒沒有軍令是不會去搶劫的，搶來的東西也不是自己的，為什么要費(fèi)那個事？進(jìn)城后大同軍紀(jì)律嚴(yán)明，讓晉陽城民松了口氣。
太原郡二十多萬人口，治所晉陽也就三萬人左右，比武安大一點(diǎn)。后續(xù)的事情就比較簡單，在晉陽官吏、子弟帶領(lǐng)下，民兵四處出擊，很快就控制了整個太原郡。
太原已定，主力向代郡、雁門方向移動，北路人馬也同時包抄。在晉陽官員、親友的召喚和強(qiáng)大兵力威懾下，各城紛紛投降。大同軍止步于雁門郡、代郡，半個定襄郡，以長城和太行山為界。
最有意義的是護(hù)烏桓校尉，雒陽大火讓烏桓人失去依靠，蔣忠的物資誘惑給了烏桓人美好的向往，晉陽大戰(zhàn)的慘烈給予威懾。所以烏桓人選擇投誠，烏桓騎兵意義重大。這只是大同軍區(qū)域內(nèi)的烏桓人，不是全部。
整個大同軍的地界像一把短柄巨斧，斧柄是上黨，還帶一個護(hù)手是太行山基地。斧刃是黃河和呂梁山，斧背是太行山，斧頭上緣是長城，下緣是呂梁山、太岳山及結(jié)合部的丘陵。
大同軍的西部屏障是呂梁山脈和黃河大峽谷，傳說大禹治水就是劈開呂梁山脈。西河郡大部分地域就處于呂梁山區(qū)，對大同軍的意義就是防護(hù)來自西部的威脅。
北部的屏障是長城，東部屏障是太行山，南部屏障是上黨和呂梁山脈、太岳山及其中間結(jié)合部的丘陵地帶。
南部最好的防守地是司隸河?xùn)|郡永安縣，可惜永安能直接威脅司隸校尉部，不是善地。所以，界休縣的界山、平周縣的通天山成為重點(diǎn)防守區(qū)域。汾水從這個區(qū)域流向河?xùn)|郡。
東部防線是太行八陘中的七陘。從北到南依次是軍都陘、蒲陰陘、飛狐陘、井陘、滏口陘、白陘、太行陘。
在呂梁山、黃河大峽谷盡頭，長城的邊緣，冬天的時候黃河會結(jié)冰，騎兵可以通過黃河進(jìn)入大同軍地界，所以大同軍在這里建造堡壘，起名林湖關(guān)。
太原郡二十二萬人，雁門郡二十七萬人，代郡十萬人，西河郡一萬五，加上還在太行山的二十萬黃巾軍，大同軍總?cè)丝诔^一百二十萬。