霹雳军在长安城以东八十里处，与潼关而来的元军骑兵相遇了。赵辽生性谨慎，当下便压住了阵脚，命令布置防御阵形——轻步兵团在前，重步兵团在后，骑兵团护在两翼。又等了半日，秃哥和史格才率中军赶到。元军虽然运输辎重的马匹不少，但其多是木制大车，只有关键部位才用铁件加固，根本不敢在恶劣的路况上行进过快。反观霹雳军大车的车轴、轮幅等主要部件均采用了钢铁，轮子则用实心橡胶制成，既牢固又快捷。加之东进全军算是轻装，除了火炮和弹药外，只带了半月的粮草，使得行进速度比元军快一倍以上。
元军在距霹雳军战阵前方四里处停了下来，这已在新型火炮的射程之内。军官们静静望着副军长，却见他面沉如水。赵辽按捺住了内心的冲动，并没有下令开火，他在等待最佳时机。此次他共带来了一百余门野战炮，其中有四十八门10斤炮和十六门20斤炮，另有数十门5斤炮。即便射程最近的5斤炮，在使用实心弹的情况射程也可以达到四里，20斤炮射程则可以打到八里。眼见指挥官没有下令，霹雳军士兵默不作声地继续构置防线，炮兵则在一遍遍计算射击诸元。
在元军的情报之中，霹雳军的火炮最远能打四里，但那是舰炮和笨重的要塞炮，野战火炮最多只能打三里。这些年来，蒙元政权用光了吃奶的力气，仿造出的野战火炮勉强能打到二里，负责的官员还因此得到了忽必烈的厚赏，并被封为千户。霹雳军新型火炮的性能完全超过了元军的认知，即便秃哥和史格得到了情报，他们也会半信半疑。当然如果见识过重炮毁天灭地的威力，他们肯定不会如此排兵布阵，甚至根本不会出兵——就像也速带儿私下里劝告的那样。在史格的喝令之下，元军开始排兵布阵，骑兵也是分布两侧，中间的蒙古汉军士兵列成了并排的三个大方阵，在其前面的是数十门带轮子的火炮，另有上百辆弩车。民夫及辎重则在最后方。
元军步骑排兵布阵时，赵辽没有下令开火；民夫和辎重围成圆圈时，赵辽也没有下令开火；元军立起中军大帐并升起大纛时，赵辽还是没有下令开火；当太阳日渐西沉时，赵辽仍然没有下令开火。秃哥和史格虽然对霹雳军的按兵不动觉得奇怪，却也正中下怀。元军一路从关东紧赶慢来而来，早已疲惫不堪，霹雳军不发动进攻，正好让士兵恢复体力。眼见天色慢慢变暗，秃哥心中欢喜，大笑着对史格称：“今日所见，霹雳军将官不知兵法也，不过徒有虚名耳”。史格也回之谄笑，又下令兵将安营休息，准备明日大战。
赵辽性格谨慎多疑，眼见元军大剌剌闯进火炮射程，一时间竟然以为元军必有奸计，后在随军参谋们的提醒下，他才知道自己的小心过了头。只是眼下天色已晚并不宜开战，便下令扎营埋锅造饭。少倾，麦饼稻米和肉食香味便弥漫在整个霹雳军营地。与此同时，对面的元军士兵也在进食，与霹雳军官兵食宿一致不同，元军的食物也因等级而不同——蒙古骑兵和汉军将官吃肉喝酒，蒙古汉军士兵吃麦饼加咸菜，随行民夫的食物则是麦豆混合着麸皮的饭团，甚至不比战马吃得好。吃饱喝足后，眼见暮色沉沉，赵辽下令将士和衣而睡，以防元军夜袭，自己则召了一众军官和参谋，商议明日作战事宜。想到明日的大战，双方士兵都没有睡好，不同的是霹雳军士兵是兴奋，而元军士兵则是恐惧。元军已经得知了霹雳军重创怯薛军和阿速铁骑的消息。
在清晨的阳光中，元军发动了攻击。史格的战术是，先用快速的轻装步兵，以零散阵形一波波前去冲击，引诱对方开火，并让霹雳军的大炮和火枪过热而歇火。史格熟知火器性能，知道火器在连续发射下，枪炮管会变得灼热，继续发射会损坏甚至炸膛。待霹雳军的火器稍弱，重装步兵将在揗盾手的掩护下往前推进，跟随在他们身后的，则是弩车和火炮。一旦进入两里距离，史格就要让霹雳军也尝尝火炮的厉害，他是元军中少有研习火炮的将领，并自诩为火器专家。至于秃发手下的三千骑兵，一千骑去引诱将霹雳军骑兵远离战场，另外二千骑则突击霹雳军步兵阵列的两翼。
承担引诱任务的元军骑兵轻易便得手了。他们不停的骚扰显然是激怒了对方，一路紧追不舍之下，霹雳军骑兵被引到了远离了战场的东边。秃发见状大喜，立机将手中剩下的两千骑投入了战场，向霹雳军步兵的两翼直接扑去。此时史格手下的蒙古汉军轻步兵已冲到霹雳军阵前两里处，他们在威逼利诱之下，虽知冲锋九死一生，却只能硬着头皮往前，充作炮灰和消耗品。在他们中间，还混杂大量的民夫。秃哥和史格也听说霹了怯薛和阿速军被重创的消息，却不以为意。在秃哥看来，那是也速带儿有勇无谋。在史格看来，如果怯薛和阿速有自己火器的助战，岂有不胜的道理。
随着密集的水冷式机枪声响起，冲锋的元军如同麦子一样被成片割倒。前方同伴惨烈的死状，让蒙古汉军轻步兵和民夫转头就跑。相对于正面一触即溃的元军步兵，冲向霹雳军两翼的蒙古骑兵战斗意志更顽强，他们不顾惨重的死伤，踏过前方的人马死尸，悍不畏死继续往前冲锋。只是他们不明白，草原帝国的野蛮扩张之路已开始徐徐落幕。两个步兵团的共装备了四十八挺水冷式重机枪，两个侧翼都有十挺以上。在它们吐出的火舌之下，只有三分之一骑兵侥幸冲入霹雳军阵前一里内，但却遭到更密集的火力——轻机枪也开火了。霹雳军的每个步兵班均配置了一挺轻机枪。
就在机枪无情收割元军性命之时，密集的火炮如雷鸣般在元军之中炸响，霰弹的尖啸声和惨叫声奏成了一首血与火的交响曲。出乎元军预料的是，霹雳军的炮弹目标并不是冲在前面的轻步兵和民夫，而是后方数里处的中军。数十门重炮过后，元军的中军大帐被炮火淹没，大纛也随同秃哥史格一起被撕成碎片，所谓炮火之下，众生平等。两人做梦也没有想到，刚开战便死在了火炮之下。元军的阵列总长约四里，两人的大帐居于正中，距离霹雳军火炮阵地六里，正处在10斤和20斤重炮的射程之内。
元军还没有从惊骇之中缓过神来，第二轮炮击接踵而至。这次炮弹的目标是元军的那几十门火炮和整装待发的重步兵。史格祖父本为金将，归附蒙古后被封为万户并获得了大量赏赐，其中就包括蒙军缴获的三百余副步人甲，并因此建立一支精锐重步兵。史格继承爵位之后，又改良了铁甲，并将重步兵扩充到五百人。这支重步兵全身披挂铁铠手持重矛，仅露双眼，刀砍矢箭不能伤其分毫，甚至能硬抗骑兵的冲锋，是史格最为倚重的王牌。为了摧毁这些铁罐头和元军火炮，赵辽下令换上了实心弹。话说他实在谨慎过头了，霹雳军重炮能对城墙造成严重损坏，即便用***也能砸烂敌人。