走了不到二十里，前方烟尘大起，李双喜率领的骑兵最先出现，三百余骑散成扇形朝官军两翼包抄，牛成虎立刻下令列阵，长枪手在前，弓箭手在后，摆出迎战的姿态，李双喜没有硬冲，拨马回去报信。
不久之后，地平线上出现大队人马，李自成的中军大旗出现在视野中，赤底黑字，一个“闯”字在风中猎猎作响，刘宗敏率骑兵居前，李过率步卒居中，李自成自领中军在最后，三路齐头并进，烟尘遮天蔽日。
牛成虎咽了口唾沫，他知道这是诱敌，可看到这阵势心里还是发虚。
“列阵！稳住！”
旗鼓兵敲响战鼓，官军长枪手将枪尾抵在地上枪尖斜指前方，弓箭手搭箭上弦，阵型刚成形，刘宗敏率领骑兵已经冲到了三百步外。
“放箭！”
弓弦震响，骑兵们举起圆盾，箭矢叮叮当当地打在盾上，也有不少射中了马匹和骑士，前排的骑兵倒下一片，可后面的骑兵踩着同伴的尸体继续冲锋速度不减。
双方的距离缩短到百步，骑兵们同时加速冲刺。
官军长枪手们握紧枪杆，盯着越来越近的骑兵，五十步，三十步，二十步，骑兵撞进枪阵人仰马翻，有的马被长枪捅穿，骑士飞出去摔在地上；有的骑兵用长枪拨开官军的枪尖，冲进步兵阵中左砍右杀，官军前阵顿时被冲得七零八落，牛成虎的旗号也被冲得东倒西歪。
他见势不妙下令撤退，旗鼓兵敲响锣声，官军前队变后队开始后撤，闯营骑兵紧追不舍，箭矢从身后飞来，不断有官军军士中箭倒地，牛成虎带着家丁拼命往回跑，一边跑一边回头观察李自成的追击速度。
跑了五六里，后面的追兵越来越远，牛成虎心里嘀咕，跑得有些太快了贼寇会不会没跟上来，但跑得太慢了真被追上就得交代在这儿，他让旗鼓兵敲响锣声示意队伍放慢速度，做出溃不成军的样子，却又没有完全散架。
闯营的骑兵追到三里外慢了下来，刘宗敏拿着千里镜观察，前方的官军虽然败退但队形没有彻底崩溃，还在有组织地后撤，他正要下令停止追击中军传来命令，让继续追击全军压上。
刘宗敏不再犹豫率骑兵再次加速，李过率步卒跟进，李自成自领大军在后，三路人马向金县方向快速赶去，李自成这里也有些急。
现在正是围困兰州的关键时刻，如果大军离开的久了，城里的人重新构筑城防，破坏了城外的攻城器械，自己再去攻打时又会浪费时间，现在只能投入更多的兵力一鼓作气击败官军。
牛成虎看到贼寇加速追来心里暗喜，加快速度往回跑，跑过一道土坡前方就是清水堡，他让旗鼓兵连续敲响锣声，这是约定的信号表示贼寇已经进入伏击圈。
清水堡两侧的土丘后面，左勷和郑嘉栋听到锣声同时下令出击，伏兵从土丘后面涌出来，左勷率部从南侧杀出，郑嘉栋从北侧杀出，两支人马如两把尖刀，直插义军两翼。
与此同时，高杰和董学礼率部从东侧杀出，截断了义军的退路，牛成虎也勒住马调转方向，带着本部反身杀回，四路官军同时出击将义军团团围在清水堡前面的开阔地上。
李自成环顾四周，官军从四面出来，旗号分明阵型严整，显然是有备而来，他立刻明白了，牛成虎的败退是假的这是一场伏击，义军常用的钓野伏这次被官军使用了。
“传令，全军收缩，结圆阵防御！”
旗鼓兵挥动令旗鼓声急响，义军前军停止追击，后军转向外围，步卒在外骑兵在内，迅速结成一个个大圆阵，长枪手蹲在外圈枪尖对外；弓箭手站在内圈，朝四面放箭。
左勷率军最先冲到义军阵前，长枪手和刀牌手与义军外围的步卒绞杀在一起，刀枪碰撞声、喊杀声、惨叫声混成一片。
左勷的兵冲了三次，都被义军的圆阵挡了回来，阵前留下上百具尸体，郑嘉栋从北侧进攻同样受阻，高杰从东侧截断退路，却被义军的弓箭手射得抬不起头，只能躲在盾牌后面慢慢往前推。
牛成虎反身杀回，试图从西侧突破，可义军的圆阵已经成形，西侧是闯营的步卒阵型很厚实，牛成虎冲了两次都没冲进去。
孙传庭站在清水堡上方，看着不远处的战况眉头紧锁，伏击成功了贼寇被围住了，可官军攻不进去，这个圆阵像一只刺猬，四面都是刺啃不动。
“传令左勷，集中兵力从南侧猛攻，郑嘉栋从北侧佯攻牵制，高杰，从东侧用火器压制。”
旗鼓兵挥动令旗，左勷接到命令把所有兵力全部投入南侧，亲自带着家丁冲在最前面，义军南侧的防守压力骤增，长枪手被官军各类火器打的损失惨重，左勷率军突破了圆阵。
刘宗敏正在圆阵中央指挥，看到南侧被突破，立刻带着兵马冲过去堵口，两支人马在缺口处展开肉搏刀砍枪刺，马撞人推，双方