无论是川兵还是浙兵，都是步兵部队，撤退速度并不快。在沈阳城外的浑河附近，川兵被后金骑兵追上，双方展开了大战。此时，浙兵没有主动靠拢，增援川兵。不得不说，川兵战斗力确实强悍，连清朝史料中都直接说："川兵营甚坚，皆系精锐兵,骁勇善战,战之不退,我参将一人、游击二人被擒。"
但是川兵的武器装备不行，后金军队利用缴获了明朝火炮轰击川兵的阵型，川兵阵型溃散以后，后金骑兵才开始全面突击。不过即使这样，川兵仍让后金军队付出了沉重的代价，史料记载后金军队"死于枪弩者数千人。"剩余的部分川兵突围，投靠了只有3000多人的浙兵。
与川兵不同，浙兵是当年戚家军的老底子，装备了各种火器。后金骑兵曾经进行试探性进攻，结果被浙兵的火器"教做人。"但后金军队人数众多，而且采用了非常狡猾的战术，后金军队派遣少量的骑兵，引诱浙兵不断的开枪开炮。结果一段时间之后，浙兵的弹药耗尽。在近距离作战中，浙兵的战斗力明显不如浙兵。双方开战了激烈的肉搏战，由于兵力相差悬殊，最终3000多浙兵和剩余的川兵，基本全军覆没。
当然，后金军队的损失也不小。清朝文人魏源纪录："是役,明以万余人当我数万众，虽力屈而覆,为辽左用兵以来第一血战。"就连属于中立国的朝鲜王国也有相关纪录，《李朝实录》中记载："虏之死伤亦相当，虏至今胆寒。"由此可见，此战确实打得气壮山河。
