当日大军原地驻扎，只派遣骑兵先行侦查。由于府城中的骑兵精锐尽已折损，如今所剩的百来骑，都是新招募兵勇，其中老马劣马混杂其中。邹靖于是开口向刘备借了骑兵，刘备便遣关羽带所部侦骑先行出发，与官军的骑兵队伍先行前往战地侦察。
次日大军出发，途中有侦骑来报，称黄巾军主力五万多人屯于牛氓山脚，散布在山北道南的开阔地带。邹靖得了消息，将大军停扎在牛氓山以北四十里处，招集众人商议。
一众官佐到齐后，邹靖在帅座上开口道：“诸位，前方斥候打探来消息，如今这黄巾贼就扎在那牛氓山下。其中人数至少在五万之上，远非先前的说三万人。不知众位有何看法。”
大帐之中一时无人应答。邹靖又问一遍，刘备出首谏言道，“贼军势大，当用谋略。牛氓山北面二十里不到，另有一山，位于道旁，山体林木茂密。大人可将大军伏于其中，另遣一支诱贼，待贼至，大军截住贼军退路。贼军多为裹胁之众，若见退路被截必然动摇混乱，只要贼军混乱，便可一击而定。”
刘备此计一出，众人是各抒己见，最终邹靖拍板，依刘备所献计策行事。议定，当夜休整，待次日天明进兵设伏。
这头官军积极备战，那头黄巾也得了消息，主帅程远志也招集齐一众黄巾军将官前去商议。会上程远志详细安排，预备明日亲领大军前去迎战官军。此时上将军邓茂就开口阻止，他道：“大帅，上回攻袭那郭勋时便是大帅亲自指挥，大帅不必事事亲力亲为，也该让我们这些手下人表现表现吧。”程远志见邓茂如此说，好言安抚道，“此战非比一般，前来者乃官军主力，若得胜，一战便可抵定幽州，责任不可谓不重。”
话才出口，那边邓茂直接跳将起来，豪言道：“大军主帅只需坐镇中军，斩将杀敌乃是我们这些偏将之事，哪有事事亲力亲为的道理。”这话说得好似豪气干云、义字当先。一旁众将也纷纷帮腔道，“大帅只管安坐帐中，当那万人敌，这上阵杀敌之事，自有我们这些将佐代劳。”程远志见众人如是说，只得重新与众人商定，待明日天明出兵，先由邓茂引一万精锐先行迎战，等战事起后，自己则引大军在后压阵。
邓茂心愿得偿，心中大喜，不免得意道：“昨日被他们骑兵平白射杀我不少兄弟，待明日我灭了他们大军，看他们是不是还能跑得掉。好叫我为兄弟们报仇雪恨。”
一夜过去，转头天明，两边先后进兵，官军先至无名山作伏。校尉王胜引所部兵丁先行前往牛氓山诱敌。才走没两步，就有斥候回报，说是黄巾军有八千余人向北而来。邹靖即令王胜驻兵，就在山南三里处静等这支黄巾先头部队。
大战在即，双方斥候往来奔走。不移时黄巾军至，王胜策马立于阵前观敌，见黄巾军中兵丁手上或持刀或持戟混杂一处，且身上更是少有护具，便临时起意，想要先击溃了这支先遣部队，等到黄巾的大军到时再行诱敌之计。
计定，两军齐齐向前，混战到了一处。王胜本意是要利用官军装备上的优势，以力击破敌军。然而事与愿违，官军虽然武器优良，护具齐全，奈何黄巾军是人多不需甲，双方抵敌在一处角力了二十分钟后。黄巾军是后劲发力，逐步将官军的阵型压挤得连连后退。
王胜见事与愿违，便依着先前的计划下令后撤。只是，此时才想跑，哪有那么容易，两边兵丁本就是抱团接战，此时同时甩开双腿一起跑的，你推我拥的，总有些身轻腿健的黄巾健卒追上了腿脚落后的官军士兵。
这时的官军士兵是跑得快的，机灵的跑掉了，但凡一般快的就会被对方腿快的撵上。有的直接被砍了，有的则被缠上后淹没在黄巾追兵当中。就这样，官军被人一路追得是屁滚尿流，由预计的诱敌变成了真正的溃逃，一路逃过山口伏击处，甚至于敌人的追兵都已经友军被拦截住了，溃兵还又逃了两里开外才被收拢住。
待到王胜所部兵卒收拢整齐时，这些兵卒早已脱了力。还好预定的诱敌任务已经完成，王胜见无力再战，便将所部之兵拉下休整。另一头官军成功将黄巾军诱入伏击处时，校尉索萍见王胜所部溃败被杀，心急如焚。见敌军进入包围后未等号令便抢先出击，从侧面袭击了黄巾左后翼，截住了黄巾的退路。
可惜索萍是擅自出击，一时间无人配合。而当时离得最近的王胜收拢不住溃军，未能回身一击。于是乎伏击只出于一处，并未撼动黄巾士气，邓茂得以从容收拢兵丁，抵住索萍的攻击。也就在邓茂抵挡住了索萍所部的偷袭时，山上鼓声大作，各路官军齐出，四面八方同时向邓茂围去。然而，由于索萍是提前出击，虽然偷袭并截住了邓茂的退路，却也使得邓茂有了准备时间，在官军后续伏兵尚未攻至的当头就已将所部之兵收拢成型。此后两军厮杀中黄巾军虽然损失惨重，却得利于这阵型稳固，使得官军的偷袭效果大减。
这时的邹靖在远处看着战场上被围困的黄巾部队，那是一刻都不敢掉以轻心。困为既便没有斥候来报，邹靖心中也明白这里不过是黄巾的先头部队，而黄巾的大部队必然随后跟至。若是没能在对手援军抵达之前击溃被困住的这支黄巾部队，那么已然到手的胜势转瞬之间就会被颠覆。所以邹靖一边派侦骑加紧探察，另一头将自己所部，原本做为后备的嫡系部队全部派出，绕到战场之后之设防，用以阻挡可能到来的敌人援军。而战场之上，不用他催，场中官军的各级将领是转着番领亲随上前，意图将黄巾军的防御撕开一道缺口，尽可能早点将场中被困的黄巾部队给击散。
相对于官军，邓茂所部更清楚援军将至，此时虽败却不溃散，几次被汉官军撕开的缺口又被以最快的速度给填补上。此时双方都抛了性命拼杀，一时间战场上喊杀振天，士兵在将领的逼催下，也不再只是远远地挥舞长戟，而是真正的挺身肉搏。
也就是在这样的情形下，侦骑传来了信息仿若一道道催命符抽打着官军将领：黄巾的大部从被侦出动向开始逐渐逼近，如今也就距离此七八里间。被这信息催促的官军也不再各自为战，而是组织起了规模最大决死攻击，由各级将校尉佐带领着各自最精锐敢杀之士，从四面八方同时向邓茂所部发起总攻攻击。
眼看邓茂所部被一逼再逼已然面临崩溃，终于有些黄巾兵顶受不住压力，高高托起武器奔出求降。然而，转瞬之间这些求降的士兵却被杀一些红眼的官军士兵斩杀割首领攻，一时反倒灭了黄巾兵求降之心。
就在这时黄巾军阵当中传出了邓茂的大声呼喊：“我们的援军来了，他们这是最后的一击了。他们已是强弩之末，兄弟们再坚持一下，挺过去了大家都能活。”
“活下去！”此时已经成了黄巾兵卒心中最大的执念了，然而随着时间一点一滴地过去，援军还是没有出现。就在黄巾军后续无力，眼瞅着就要崩溃的眼上，南面忽然杀声大起，一瞬间漫山遍野，一片衣衫破烂手持锄头木棒的民夫呐喊追逐着官军溃兵而至。
邹靖派去设防的两千五百精锐之士，在面对人数是自己十数倍之多的乌合之众面前，没能拖延一时半刻，仆一交手即被冲散。紧接着，四万黄巾大军随在溃败的官军之后朝战场扑来，此时官军若是全力抵御将将还有胜算，然而如今外有黄巾主帅程远志指挥大部漫山遍野而来，内有上将军邓茂领精锐部队固地坚守。官军的士兵未战心怯，不敢迎战而退，混乱间被黄巾一掩而溃。溃势有若一道洪峰由南向北传至战场中心，终于围攻邓茂的官军也不敢再做坚持，弃了邓茂而退。
围困才解，邓茂当即指挥一众黄巾兵士乘势追杀官军。此时正值援军到来，黄巾士气大振之时，官军无力抵挡，被追逐着一路望北而逃。;