当时在身在阳城的朱厚照已在不知不自觉间集结了张永、魏彬等率领的部队。大军由阳城出发向应州城挺进，此时包围圈内似乎已经绝望的王勋并不知道明武宗朱厚照率领的大军正在一步步逼近应州城。
在王勋快要不抵蒙古军时，朱厚照终于及时赶到。他没做任何休整，当机立断命大军向蒙古骑兵进攻。明武宗朱厚照的到来，使精神萎靡不振的士气大振。被分割四散的明军合兵一处，摆脱了被一一击破的威胁。
此时明军和蒙古骑兵势均力敌，奈何蒙古骑兵孤立无援粮草不足，只能向西北方撤离。由于大风大雾，考虑到用兵安全的因素，朱厚照也未敢贸然北上。明军也撤离应州，应州大役也就此结束。
应州之战取得大捷回到京城后，坊间开始流传："应州之战是明军战败，皇帝不厚道，撒谎了。"
