直到公孫瓚的部下救軍趕到文丑才撥馬回去而那少年將軍也沒有追趕。公孫瓚忙走下土坡問那少年將軍的姓名。那少年將軍欠身回答說：“我是常山真定人姓趙名雲字子龍。原本是袁紹轄下的人但因為看到他沒有忠君救民之心所以特地離開他而投奔到您的麾下。沒想到會在這裡與您相見。”公孫瓚大喜於是與他一同回到營寨整頓兵馬準備再戰。

第二天，公孫瓚將軍隊分成左右兩隊，形狀如同鳥的雙翼。他擁有五千多匹馬，其中大部分是白馬。因為公孫瓚曾經與羌人交戰，他選擇了白馬作為先鋒，因此被稱為“白馬將軍”。羌人只要看到白馬就會逃跑，所以公孫瓚的白馬非常多。袁紹命令顏良和文丑擔任先鋒，各自帶領一千名弓箭手，也分為左右兩隊。他命令在左側的射擊公孫瓚的右軍，在右側的射擊公孫瓚的左軍。此外，他還命令麴義帶領八百名弓箭手和一萬五千名步兵，在陣中列隊。袁紹自己帶領數萬騎兵和步兵，在後面接應。

公孫瓚剛剛得到趙雲，還不完全信任他，所以讓他另外帶領一支軍隊在後面。他派遣大將嚴綱擔任先鋒。公孫瓚自己率領中軍，立馬在橋上，旁邊豎立著大紅圈金線的“帥”字旗。從辰時開始擂鼓，一直到巳時，袁紹的軍隊都沒有進攻。麴義命令弓箭手都躲在遮箭牌下，只等聽到炮響就發箭。嚴綱大聲鼓譟吶喊，直衝向麴義。麴義的軍隊看到嚴綱的兵馬來了，都伏在地上不動，直到他們靠得非常近，一聲炮響，八百名弓箭手一齊射箭。嚴綱急忙想回頭逃跑，但被麴義拍馬舞刀，斬於馬下。公孫瓚的軍隊大敗。左右兩軍想去救援，但都被顏良和文丑帶領的弓箭手射住。袁紹的軍隊一起進攻，直殺到界橋邊。麴義馬到，先斬了執旗將，把繡旗砍倒。公孫瓚看到繡旗被砍倒，立刻回馬下橋逃跑。

麴義帶領軍隊直衝到公孫瓚的後軍，正好遇到趙雲。趙雲挺槍躍馬，直取麴義。兩人交戰不到幾個回合，趙雲一槍刺麴義於馬下。然後趙雲一騎馬飛入袁紹的軍隊中，左衝右突，如入無人之境。公孫瓚看到這個情況，立刻帶領軍隊回頭殺回來，袁紹的軍隊大敗。

袁紹先派探馬去檢視情況，回報說麴義已經斬將奪旗，正在追趕敗兵，因此他沒有做防備。他和田豐帶著帳下持戟的軍士數百人和數十名弓箭手騎馬出去觀察戰況。他們看到公孫瓚的軍隊大敗逃跑哈哈大笑說：“公孫瓚真是個無能之輩！”正說之間突然看到趙雲衝到面前來。弓箭手急忙想要射箭但趙雲連續刺倒了數人眾軍都逃跑了。後面公孫瓚的軍隊也團團圍了上來。田豐慌忙對袁紹說：“主公快到空牆中去躲避！”但袁紹把頭盔扔在地上大呼說：“大丈夫寧願在戰場上戰死豈能躲進牆裡求活命呢？”眾軍士也齊心死戰趙雲無法衝破他們的防線。這時袁紹的大隊人馬趕到顏良也帶領軍隊來到兩路夾攻。但趙雲保護著公孫瓚殺出重圍回到了界橋。袁紹繼續驅趕軍隊進攻又追過了橋落水死者不計其數。

袁紹當先趕來不到五里路只聽得山背後喊聲大起閃出一隊人馬為首的三員大將是劉備、關羽和張飛。他們因為在平原得知公孫瓚與袁紹相爭所以特地前來助戰。三人騎著馬手持兵器飛奔前來直取袁紹。袁紹嚇得魂飛天外手中的寶刀也墜落在馬下。他急忙撥馬而逃眾人死命救護才得以過橋逃脫。公孫瓚也收軍回寨。

劉備、關羽和張飛問明情況後公孫瓚說：“如果不是劉備遠道而來救我我幾乎就狼狽不堪了。”他讓趙雲與劉備相見劉備對趙雲非常敬重和愛戴產生了依依不捨之情。

袁紹輸了一陣之後堅守不出。兩軍相持了一個多月有人來長安向董卓報告了這個情況。李儒對董卓說：“袁紹和公孫瓚是當今的豪傑現在他們在磐河交戰我們應該假借天子的詔書派人去和解他們。這樣他們就會感激您的恩德順服於您了。”董卓說：“好主意。”第二天他就派太傅馬日磾和太僕