洪武二十年二月初三，明军抵达通州。冯胜得知庆州有元兵驻守后，派蓝玉率领轻骑冒着大雪出兵前去征讨。蓝玉骁勇善战，很快就将元廷平章果来斩首，还生擒了果来的儿子，得到了元廷的人马。蓝玉乘胜追击，到达纳哈出巢穴金山时，纳哈假装出来投降，暗地里想杀死他。结果纳哈的诡计被蓝玉等人识破，蓝玉生擒了他，纳哈的军队没了主帅，只好归顺于明军。
征讨期间，冯胜获罪被免职，朱元璋就任命蓝玉"总管军事"，拜大将军，驻扎在蓟州。当时，顺帝的孙子脱古思帖木儿继位后经常侵犯边塞，当地的老百姓苦不堪言。朱元璋又命蓝玉率15万大军前去讨伐元军。蓝玉大军到庆州时，探知捕鱼儿海。明军迅速逼进敌营，而元军认为明军缺乏水草，不能深入，故没有防备。再加上大风扬起沙尘，就算在大白天也什么都看不见，蓝玉等将领利用这一特点，发动突袭。元军仓促应战，迅速溃败，只有元主与太子天保奴等数十骑逃走。元主的次子、妃嫔、女儿都成了俘虏。
另外，蓝玉还收缴了马、驼、牛、羊十五万余头，焚毁了其甲仗蓄积无数，他也因为这一战而成名。捷报传到京城，朱元璋大喜，赐诏奖励慰劳，还将蓝玉比作卫青、李靖。蓝玉在攻占哈剌章营，获人、畜六万后，才班师回朝，晋升为凉国公。
虽然蓝玉立下了不少战功，朱元璋待他也十分优厚。但他居功自傲，仗着自己有功而胡作非为。他畜养了很多庄奴、几百个义子，这些人也仗着主子的威势暴虐凶横。蓝玉曾经强占了一块民田，被御史查问，结果他大怒，强行赶走御史。
