上午十点左右，宋军开始用火炮轰击蒙古军战列。有了与阿里海牙军的作战经验，宋军不再满足于之前呆滞的用远程兵决胜负的作战讨论。即便蒙古军没有派出远程兵，宋军自己就开始按照自己的模式作战。
伯颜大帅确定自己完全误判了宋军的态势，两万多步兵对九万步兵与两万骑兵组成的阵列发动进攻，这是完全超出想象之外的事情。大帅甚至生出了现在就刘撤退的念头。
十点十一分，宋军第六师发现蒙古军开始后撤，他们追着蒙古军下去。
十点十九分，蒙古军再次派出骑兵包抄第六师后路。第八师正面的蒙古军挨了十几分钟火炮，选择了炮战。部队在战斗才知道第八师正面的蒙古军是蒙古大帅伯颜指挥的部队，第六师正面则是张弘范元帅指挥的蒙古军。
十点三十三分，第六师追击的蒙古军停下脚步，开始尝试反扑。宋军摆出火枪兵在前，长枪兵在后的阵列，用火枪兵与蒙古军队列战斗。
十点四十五分，张弘范军终于忍不住推出火炮与宋军对射。双方部队就在不时遭到炮击的情况下列队而战。
十点五十五分，蒙古军队列完全松动，依旧保持整齐队列的宋军并列而前。
十点五十七分，宋军长枪兵越过八十米的距离，与蒙古军步军开始接战。
十一点二十分，被戳死超过两千名步军后，张弘范统领的蒙古步军前线崩溃了。
此时，第八师的长枪兵与对面的伯颜军也开始接战。
十一点三十分。张弘范派蒙古骑兵从背后冲击宋军阵列。宋军派出两个营防御。一个营的长枪兵排成四排，头排士兵将矛柄支在地上，柄端顶住右脚，稍往上一点则靠近左腿膝部，左手前伸握住矛杆，矛头与胸高相平。用长枪和士兵摆出拒马的效果。
第二排长枪兵仍保持进攻的姿势，三四两排士兵则将长矛直立于地，随时准备走向前去替补倒下士兵的位置。