汉军当时主力也正由刘縯率领在外作战，其余的将领看新军人多势众只好一路退兵进入了昆阳城，当时最终进入昆阳城的汉军只有八九千人。不到一万对四十多万，实力如此悬殊，让很多将领和士兵都想弃城而逃。
这时候，刘秀挺身而出为守城的将士们分析了利弊，才坚定了汉军坚守昆阳的决心。而刘秀本人则仅带领了十三精锐，出城调集走散的士兵，在外围对上王莽军队的时候，这支聚拢只有数千人的部队在刘秀的指挥下屡战屡胜。在刘秀的带领下，这支汉军以一当百，慢慢向王莽军主将的营垒所在进军。
当时的王寻和王邑觉得汉军兵力少，实力低微，因此并不看在眼里，这两人身为主将，却只带了一万多人的亲军前去迎战，竟然还下令让其他各营不许出战，结果王寻和王邑这两人的军队根本不是刘秀所率领的汉军对手，军队被汉军击溃，而其他各营又不敢擅自出战，最终的后果就是王寻被斩。
此时昆阳城中的汉军也观察到了形势的变化，从城中冲杀了出来，最终里应外合，杀的王莽新军四十多万人大溃而逃，据说当时很多士兵死于践踏，并且当时还有大雨倾盆，很多士兵落水而亡。当时这四十多万人，只有王邑带领几千人最终回到了洛阳，
汉军获得了王莽的新军没来得及带走的所有物资，并且威名传遍了关中，此后天下响应汉室的英雄豪杰就更多了，而王莽的新朝也因此走向了灭亡。昆阳之战中，刘秀身为偏将军却率领属下获得了最后的胜利，可以说是一战闻名天下，这也为刘秀日后最终坐上龙椅奠定了基础。
