战斗的过程正如预想，赉塔亲自率队前来常山县救援，项绍宽则带着日军迎战。岛津久治率领的日军在苏松战役之后，留下水师和小部分军队在岛津久理的带领下协助留守吴淞口，大部分南下衢州，参与作战。过去两年里，日军的战斗力也在战争的锻炼下有所成长，按照岛津久治自己的统计，累计消灭了清军十多万，自身伤亡八百多人。项绍宽当然知道，日军的战果统计向来如此，不可当真。
赉塔果然也是惯于用兵，在到达常山县外三十多里处，发现明军早已筑起工事，并不急于发动进攻，而是分兵绕行，命手下副都统马哈达、雅塔里各领一队骑兵，试图从别的方向打通前往城里的通道。赉塔自己则率领瑚图、察浑等人从正面向明军阵地开炮。
岛津久治、陈世凯、郑克臧从各个方向上抵挡清军的进攻，打得相当热闹。李荣那边，早已接到项绍宽传来的命令，穿山越岭前来增援。
赉塔实际上已经命令手下搜检过南面战场的山丘，并未发现任何明军埋伏的踪迹，但显然未曾料到，明军把埋伏的军队放在了山的另一侧，离开战场有几十里远的地方，现在穿越山间的小路，突然出现在了清军的后方。
转瞬之间，战场形势就发生了倾斜，清军后方遭到李荣所部的袭击，阵型大乱。岛津久治趁机发动进攻，佐多久逵、肝付久兼、祢寝清雄、药丸兼福、田中盛亲等人纷纷奋勇向前，用日语吱哇乱叫着，想要活捉赉塔。
赉塔见势不好，连忙招呼手下突围。李荣果然经验丰富，下令让开道路，任由赉塔和少数满洲骑兵突围而去，然后截杀步兵。清军步兵以绿营为主，还有大量临时征发的民兵，战斗意志并不坚决，见主帅弃自己而去，纷纷投降。
仗打到下午申末酉初，战斗基本结束，清军大约有两千多人得以逃脱，其余大部分逃散，约有千余人向明军投降，主要是崔天福和武荣两个绿营游击所率领的部众。打扫战场之后，又发现了察浑的尸体。
不过，日军方面也有损失，肝付久兼被火枪击中，生命垂危，祢寝清雄肩上中了一箭，伤势不算太重，不过看上去还是非常疼。项绍宽连忙下令将祢寝清雄送回衢州城养伤，肝付久兼重伤无法移动，就在营中医治。
援军被彻底击溃，白显忠也就失去了继续抵抗的意志，派人出城要求投降。投降的条件自然是要保留官位，保存手下的兵力。
按照之前的惯例，清军投降多半都会得到类似的待遇，但项绍宽一口回绝了白显忠的要求，理由很简单：不敢相信白显忠的反复无常。同时让前来请降的使者告诉白显忠，如果要投降，部队必须接受整编，他本人的官阶待遇可以不变，但只能回到福州耿精忠的手下。
白显忠对这个要求既惊恐又无可奈何，只得再次派使者出城讨价还价。最后达成协议，白显忠所部军队，凡福建籍将士一律整编，编入郑克臧麾下，浙江籍将士不多，全部分散补充到明军各营，白显忠只能保留从北方带来的两千多士兵，并且必须接受清点，清查空额。
因为有降清的记录，白显忠非常不愿意回到耿精忠身边，所以也无奈只能接受这个条件。但白显忠部下当中，有不少人的家眷都在福州，因此纷纷提出要回福州。项绍宽于是趁机和白显忠再讲价钱，将其中数百人调离，发送往福州。
白显忠显然是非常恼火，但也无计可施。
战后休整了十天，大家都作好了继续进兵江西的准备。唯一的坏消息是，肝付久兼因为重伤不治，已经去世了。