朱棣亲率的骑兵是明军的王牌部队，分为重装枪骑兵与重装弓骑兵，所过之处枪如密林箭如雹雨，精挑细选的战马也能承载较重的装备。瓦剌军刚刚击退明军左右两军的夹击，中军又被一个突袭，简直猝不及防，阵线开始松动，明军这时候全军压上，柳升复以神机营枪炮射击马哈木左右两路，神机炮将几百名瓦剌战士射杀马下。此役明军大获全胜，成为火器部队与步骑兵协同作战的经典战例。
▲瓦剌首领马哈木
朱棣选择穷寇勿追，一是担心太过深入，明军体力继续消耗，将可能遭受擅长草原作战的蒙古军困兽之斗。二是不想对瓦剌造成太大打击，维持草原均势的考量。如果认为朱棣损失比蒙古军更大，才不敢追击，那就大谬了。忽兰忽失温之战中，明军战死的将领仅有蒙古籍军官满都，而瓦剌被"杀其王子十数人""杀其名王以下数十人"。杀伤相当，属于显示明军伤亡也不小的修饰夸张手法。不过实际上，瓦剌军的损失应该是要大得多。明军的斩首，有"千余级""数千级"两种说法，斩首数往往低于歼敌数甚多，而且蒙古人还有拖尸的习惯，导致有明一朝蒙古人首级价格比南方少数民族高得多。然而瓦剌损失上万是无疑的。为何？因为瓦剌的衰弱极为明显，之前还威风凛凛的马哈木，不过两年后就在与曾经被自己摁着打的鞑靼太师阿鲁台决战中惨败，并且重伤而死。可以说，忽兰忽失温之战已经暂时解除了瓦剌人的威胁。
