面对王邑的大军，城中将士都惴惴不安，但刘秀冷静分析道：''今兵谷既少，而外寇强大，并力御之，功庶可立；如欲分散，势无俱全。''稳定军心后，刘秀又连夜带着十三名精锐骑兵前往定陵、郾县等地调兵，很快便带回了一万七千余步骑，稍稍弥补了双方的差距。五月末，王邑兵临昆阳城下，而刘秀则在千钧一发之际带领援军及时赶到。
据《后汉书》记载，刘秀''与敢死者三千人，从城西水上冲其中坚，寻、邑陈乱，乘锐崩之，遂杀王寻。''见刘秀取得了意料之外的胜果，''城中亦鼓噪而出，中外合势，震呼动天地，莽兵大溃，走者相腾践，奔殪百余里间。''就在这时，''会大雷风，屋瓦皆飞，雨下如注，滍川盛溢，虎豹皆股战，士卒争赴，溺死者以万数，水为不流。''
也就是说，首先王邑的军队自大轻敌，导致被刘秀突袭；其次城中兵马反应迅速，与刘秀带来的援军合力杀敌；第三突然天降大雨，风雷交加，王邑部队中的骑兵不得已只能下马步战，战斗力大大减弱。总之，这场昆阳之战，刘秀以弱胜强，将号称百万的新朝军队歼灭，震动了整个天下。
