团四营营长马士轸意识到了，机不可失啊，他来不及向刘文常请示，当机立断下令本营将士上马出击。
四营六百多骑士在马士轸的带领下，从山丘冲下撞入鲜卑步兵阵的左翼。进去敌阵后，四营又在马士轸的指挥下四处冲击，专攻敌军排列整齐的队列，顿时使敌阵大乱。终于，刘文常也看到了战机，速令另一个阻断射击营，也上马出击。
汉军步骑配合出击，鲜卑步军再也回天无力，坚持了几分钟，只得后撤，希望暂时拉开双方距离后再重组队列。但在汉骑兵凌厉的追杀下，他们始终无法如愿。紧接着，刘文常又带着团部人员出击，直扑还算保持完整的五百鲜卑强弩队侧翼。
远处的鲜卑指挥官见大势已定，长叹一声，下令撤退。退却的鲜卑军又被汉骑兵追杀，一直追击了十余里，刘文常才下令停止追击，撤回小山丘。待汉军退去，鲜卑军才渐渐稳住阵脚，重新列阵。
当鲜卑指挥官清点所剩人马时，欲哭无泪，连自杀的心都有了。此时，他麾下只剩下不到一千人，几乎丢失所有的粮草、物资及武器，如果不算战斗开始时去追击汉军骑兵的三千人，他的部队可以说已经被汉军全歼。
更令他难以接受的是，十几分钟后本部骑兵也回来了，发现骑兵也损失了一半人马。他的这支部队本是鲜卑军中的精锐之旅，步骑混合倍于当前的汉军，但交战结果却是己方损失四分之三的兵力，整军彻底丧失了战斗力。这样结果让他无法接受，他急火攻心，口吐鲜血坠下马去。主将昏迷不醒，又担心汉军在整队后发起进攻，残余的鲜卑军慌忙向更远处撤退。
合山之战到此正式结束。这场短暂的交战，加上汉军追击时间只进行了不到一个小时就结束，但其惨烈程度可以与草岭之战相比拟。此战不仅时鲜卑军丧失了战斗力，也使前师一团无力再战。
前师一团也清点了人数，这场遭遇战是打了胜仗，但损失也十分惨重。全团伤亡一千八百余人，其中阵亡了九百人，与鲜卑步兵最先展开肉搏的两个营几乎全部阵亡，率队出击的周楚德也夺下敌军旗后就陷入昏迷中，虽然在部下的拼死保护下，没有当场阵亡，但所受伤势非常严重，生死未卜。
元气大伤，刘文常也不敢再次出击，命罗济营担任警戒，其他将士一面打扫战场救护己方伤员，一面等待二团和师部的到来。
天色渐暗，张锐来到了战场，得知一团遭如此重创，不禁愣住了。对方只有不到八千人，如换成是游骑与之作战，伤亡最多也不过数百就能取胜。但
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