这时老天帮了李自成的忙，大雨整整下了七天，城外露舍的孙传庭官军们苦不堪言，由于道路泥泞，官军的粮车难以移动，官军的后勤出现问题。
这时李自成派大将刘宗敏率一万名骑兵从小路抄到官军后方，切断官军的粮道，为了麻痹官军，李自成用一个大牌子写下战书，约定日期同官军决战，以此牵拌官军。
官军士兵们有雨淋没饭吃，情绪开始浮燥起来，孙传庭无奈之下，只好决定回师迎粮，他命令河南总兵陈永福留守军营，自己统率嫡系陕西官军分路回师打通粮道。
陈永福部下士兵看到陕西官军走了，自己却被留下来忍饥挨饿充当替死鬼，都愤愤不平，也都跟在陕西官军后面撤退，陈永福连斩数人也无法控制局面，官军队伍大乱。李自成哪能放过这样的机会，乘机发起进攻，官军全线崩溃。
官军一直逃到南阳才缓过神来，调头迎战民军，双方展开大战。
李自成率军摆下五重战阵，第一重是饥民，第二重是步兵，第三重是骑兵，第四重是精锐骑兵，第五重是家属。
孙传庭指挥官军一连攻破了李自成的前三重战阵，与第四重战阵的精骑相持不下，鏖战中，白广恩部火车营招架不住，率先溃败。
火车营是为对付李自成强大的骑兵准备的，为了增强明军的火力和防护能力，孙传庭特地赶制了三万辆载有火炮的“火车”，这种“火车”行进时可抵御骑兵的冲击，驻扎时则可环阵拱卫。关于孙传庭对火车使用的利弊，后人也是仁者见仁智者见智，意见不一。不过这时说啥都没用了。
火车营的溃败引发连锁反应，骑兵也招架不住了开始逃跑，战场形势瞬间发生巨变，由双方互相厮杀变为一方追杀另一方。
李自成军队倾巢而出，穷追不舍，一日一夜追杀四百余里，官军死亡四万余人，损失兵器辎重数十万。
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