赵军果出营迎击，大战良久，韩信、张耳弃鼓旗，佯装打败，退到河边的军阵之中。赵军见状，果然倾巢而出追逐韩信、张耳，争夺汉丢下的旗鼓。韩信、张耳退人河边阵地，水上军迎战赵军，各个拼死作战，赵军无法把他们打败。这时韩信所派的二千轻骑兵，等赵军倾巢而出追击汉军，争夺战利品的时候，立即冲入赵军营垒，拔掉赵军旗帜，竖起二千面汉军的红旗。

赵军久战不胜，想退回营垒，却见营中遍是汉军红旗，大惊失色，认为汉军已经把赵王及其将领全部俘虏了，于是阵势大乱，四散奔走逃告。赵将虽斩数人，竭力阻止，却不见成效。这时汉军两面夹击，大破赵军，在泜水(今河北省魏河)斩杀成安君陈余，活捉了赵王歇。

韩信又下令军中不许杀李左车，有能擒者赏千金。不久，擒获广武君，韩信亲自上前松绑，请广武君面东而坐，自己执弟子之礼。

韩信大获全胜，诸将前来祝贺，问到：“兵法上说，布阵应是‘右背山陵，左对水泽’，如今将军却背水为阵，还说破赵军之后会餐，当时我们不服，然而取胜了，这是什么战术?”韩信说：“这也在兵法上，只是诸位没留心罢了。兵法上不是说‘陷之死地而后生，置之亡地而后存’吗?况且我平素没有得到机会训练诸位将士，这就是所说的‘赶着街市上的百姓去打仗’，在这种形势下不把将士们置之死地，使人人为保全自己而战不可;如果给他们留有生路，就都跑了，怎么还能用他们取胜呢?”诸将听了都自叹不如，更加佩服韩信的用兵之术了。