秦軍在盾牌的掩護下步步向趙軍逼過來，並向兩側延伸自己的兩翼，一直延伸到山上和河中。同時，秦軍的第二梯隊也進入谷地，增援過來。趙軍一面穩住自己的營壘，一面從另一營中抽調出兵力，襲擾秦軍的側翼。秦軍仗著地勢較高，竭力地維持。
當趙軍的兩個營集中打擊秦軍一個營時，南山頂上出現了漫山遍野的秦軍，他們手執長戟，不成行列，吶喊著從山上衝下來。
在山地，方陣笨重的弱點暴露無餘，而靈活的散兵反而能發揮較高的能動性。特別是秦軍派出的奇兵高達五千人，是趙軍的五倍，再勇猛的作戰也無法抵消數量上的劣勢。首先是上山襲擊秦軍方陣側翼的趙軍被擊潰，然後涉及到與秦軍方陣對峙的趙軍方陣。在依託營壘進行了一段時間抵抗後，趙軍在洺水南岸的兩個營被徹底擊潰。由於洺水南岸的地形相對獨立，後方的增援部隊難以過河，而北岸的部隊被秦軍牽制，根本無法動彈，更北面的兩個營由於地域狹小，無法投入戰鬥，只能眼巴巴地看著洺水兩岸的作戰，完全使不上勁。
在擊潰了洺水南岸的趙軍後，秦軍立即跟隨敗軍渡過洺水。洺水這邊就是趙軍的指揮所，五千散兵擁上山頭，山後的確有兩千人的預備隊，但其中一千人已經被下令準備過河增援洺水南岸的部隊（但沒來得及），正在運動中，另一支匆匆忙忙地往山上爬，還未來得及整好隊形，就被散兵包圍上來。一陣箭雨之後，山頭的趙軍死傷過半。
這個營爭取到時間，讓廉頗撤下山去，指揮洺水北岸殘餘部隊依次撤退。王齕由於主力還沒有上來，自己的突擊集團損失也很大，沒有過度追擊，只讓一個營綴在趙軍三五里外，以為警戒；其餘各部佔領防禦陣地，穩固地控制谷口，掩護大部隊透過。
出了狹谷口，是一片喇叭口形的坡地，下坡後是大片的田園，無數的溪流、湖泊點綴其間。王齕心裡一鬆，終於闖出來了。
由於之前從沒有到過此地，王齕也無法確定各部的部署，過來一個營就讓他們佔領附近的邑里，加強警戒。到晚上，終於把三十個營給安排完了。
趙軍在皮牢被擊敗後，立即沿著洺水向北撤退，大約退了三十多里，過了一條河流，進入一座城邑中。追蹤的秦軍見這裡守備森嚴，不敢過於靠近，派人報告王齕。王齕過來，果然見這裡以城池為中心，沿河流構建了完善的防禦陣地。王齕只得將這個營撤回十里，在一處聚邑中安營。
最早突擊的十個營的散兵，就在趙軍留下的營地中休息，為傷員裹傷。為了快速突破谷口，這支部隊衝得很猛，損失很大，幾乎有上千人受傷，重傷二三百人。王齕打算明天就讓這一千人退回上黨。
第二天，全軍集合，王齕重新指定了各營的防禦地域，率領前軍繼續向前進發。由於這裡是相對平坦的田野，而且距離趙軍城池