大战过后，汉军回到彭城休整，清点损失，人员大概死伤了三千余人，但好在马匹损失不多，并不影响骑军的战力。眼看暂时攻破不了东人的防线，刘备也绝了速战速决的心思，安心等待后续援军赶来。
到了两日之后，并州以及关中的各路兵马陆陆续续赶到，除去司隶校尉陈冲之外，还有羽林中郎将董越、虎贲中郎将徐晃、凉州刺史皇甫丽、偏将军魏延、昌骑校尉杨秋、建忠都尉张绣等众，这些兵马抵达后，西人的兵势多达十四万人，已经超过了在五原驻防的审配一军，故而军中多有再战之意。
于是刘备再次召开军议，与两府幕僚商议作战计划。
此议由荀攸主持，他先谈论东人动向：眼下西军先行集结，而东军援军未至，以致西军此时握有兵力优势，若两军合战，对东人大大不利。且武原小城，无法囤积大量兵卒，审配理应扎营后撤等待援军，可如今审配却宁愿冒着合战的风险在城外驻营，估算原因，恐怕只有一个解释：曹操的大部援军抵达，就在这一两日间了。
故而他总结战术目的说：若要举行合战，不仅必须要胜，还需速战速决。否则一旦拖到东人援军抵达，取胜的良机就不复存在。
为了达到这个效果，他以为，当利用兵力充足的优势，主动到禹王山北面更开阔的旷野合战，以便更好地展开两翼，更多地利用侧翼的兵力优势来打开局面，而中军只需要稳住阵线，并准备一支预备队，用以打退东军的奋死一搏，则大事可定。
陈冲颔首赞同，他转首对刘备说：“我坐中军，你坐右翼吧！只是计划虽好，但还是要料敌从宽，若曹操半途赶至，我等当如何应对？这个考虑不得不做。”
众人听了也觉得有理，于是荀攸又做了补充。斥候在此前已探得，东人在五原东北侧四十里处的沂水筑有三座浮桥，如若曹军抵达，必然将从此处渡河。故而可在两翼开始包抄，并取得一定成果后，分出千余人去抢占浮桥。沂水并非小河，又因河道起伏，水流极为湍急，一旦失去浮桥，曹军仓促不能渡，即使赶到也将无济于事。商议完毕，
次日上午，雨水稍停，但太阳却还没有出来，天上阴白的云层让人猜不透天气的发展，就像是接下来的战局一样。而西人们分为十二队，拄着长戟挂着鞋子从水浅处赤脚跋涉祖水，此时尚是三伏天气，天气还是有些闷热，故而水流和细砂流过脚心时，竟让人感到几分惬意，险些让人忘却即将到来的大战。
而早在西人们在营中造饭时，东人的斥候们眼看炊烟如云，就已察觉不对，继而猜出西人即将准备合战。故而在西人们堪堪涉水过半的时候，如鸦群般的东人骑兵便已不期而至。
为首的乃是偏将军颜良，他那天头戴金色的兜鍪，身上穿漆成金色的明光甲。马鞍左右两侧都挂着三石弓袋，手持长槊傲然而立，背后的骑士都人马蒙甲，雪亮森严的槊尖朝前闪着逼人的寒光，一刻不停地打马飞驰，连后队的主力大军还差着五里之遥，他便已带着两千骑兵赶至岸边。
最先渡河的西人们还未来得及列阵，忽然间见到如此精锐的骑兵前来，不免有些惊惶，以致于不少旗帜都随着左右摇曳。但双方的距离正在飞速缩进，没有军候的指示，士卒们只能以什伍为单位射箭反击，但这样稀稀拉拉的箭失在重骑面前，几乎毫无杀伤，颜良接着冲力杀尽散乱的人群中，顿时便是一片令人惊摄的惨叫哀嚎。
在这里作为先锋的正是作为中军前锋的黄忠所部，刚刚东人冲入阵中时，他方才上岸换甲，眼见敌军的长槊在无阵的步卒中厮杀，心中顿觉不妙，也不等披上铁铠，只裹了一身内衬的牛皮便翻身上马，对周围的步卒们呼唤道：“戟阵！戟阵！”
不带士卒结阵完毕，他又带着三百名靠过来的步卒，从颜良的左翼进行包抄，然而颜良也不恋战，见有人试图合围，便即刻调拨马头，往东奔去，等奔到原来的位置，又一次调转马头，悠然地往黄忠处看去。与西人宛如利箭般的凿穿中军战术不同，他的战法更似锉刀，要一层层地打掉敌军前锋的锐气，虽然威力较小，也更为从容，但对敌军的士气打击却是极大的。
黄忠此时已经来到了颜良的正对面，他身边的人又多了些，大约到了五百人左右，但是这些人为了加快结阵，手中的枪戟并不多，多是带了些圆盾和斫刀，有些人背了弓袋，但是箭囊却不在身边，但好消息是，他们作为西人的前锋，至少都带有不少铁蒺梨。
颜良开始冲阵的第四个回合，这些人有条不紊地结成一道圆阵，并将手中的铁蒺梨都扔在了身后，然后缓慢地迎着敌骑列队前进。东人们见他们没有长戟，结阵也非常严密，顿时失去了与这些人交战的念头，骑队即刻如同波涛撞石般分为两列，径直向他们之后的步卒们杀去。然而加速之间，马匹顿时踩上星散在泥地里的陷阱，马蹄为铁刺刺中，前列的马匹扬蹄长嘶，不少骑士颠倒在地，后面的骑士也来不及勒马，又与前面的骑士撞在一起，又产生了不少死伤。
见东人骑士们产生颓势，后面的黄忠立刻改圆阵为长方阵，反向冲阵的敌军杀去。东人们见前方情形不明，后方又未与西人拉开距离，干脆翻身下马，持槊与背后前来的黄忠所部步战，双方很快战成一团，槊刺甲，刀砍槊的声音不绝于耳。
颜良麾下的这些骑士都是好手，即使在马下，搏斗也毫无惧色，反而倚仗着马槊长度的优势颇有杀伤，但失去了马匹这一优势，大局便注定向西人倾倒。越来越多的西人拿着长戟从西面围过来，如涨潮般逐渐包裹了东人骑兵的前列，颜良当即决意回撤，但后路又为黄忠挡住，于是他亲自到后阵力战。
颜良在河北颇有勇武之名，时人以为，当不在公孙瓒之下。此时他挥舞丈长的长杆大刀杀进人群中，就好似虎入羊群，一刀噼下，几乎都是当机立断。这令西人步卒们大为恐慌，即使明知他是富贵之人，也少有上前围攻力战的。
有人指望黄忠上前对战，黄忠却毫无此意，他连马槊和铁甲都未戴，如何能与这样一个铁勐兽对敌？但他携身带有长弓与凋羽。
黄忠见颜良杀入阵中，一声不吭地在人群中隐去，因他未穿铁甲的缘故，东人也无人注意。未久，黄忠在一个较高的上坡处站定，他紧盯着远处不断搏杀的颜良，抽出一根洁白如雪的凋羽箭，将携带的三石强弓默默拉满。
这时他才发现，颜良的金甲不仅极为炫目，且脖间又带有顿项，连大部分面孔都遮住了，几乎没有可以一箭致命的弱点。于是他收弓，又取出两根凋羽破甲箭握在手心，再度将弓弦拉满。
等到颜良又斩杀一人，在原地拄刀喘息的时候，黄忠忽然放箭，拉弓，再放箭，几乎是一个呼吸之间，手中的三根凋羽已尽数消失，侍从几乎还未反应过来，黄忠已然将弓弦套在肩上，而在敌阵之中，则传来一阵阵不断起伏的惊呼。原来颜良已拄刀坐倒在地上，在他的下腹处，一支箭失已经穿甲而入。
见主将倒下，东人的意志顿时瓦解，除了少部分人投降外，大部分人不再步战，而是上马竭力往东面狂奔。即使迎着刀锋，也不管不顾地挥舞马鞭，很多人就是这样在突围的过程中被斫成几段。最终只有零零散散地百余骑突出重围，向着远方正徐徐赶来的东人主力奔去。
到了这个时候，黄忠的侍从去审视颜良的尸体，见腹部只有一支箭，不由极为奇怪，他明明见主人连射三支，而一支箭又如何射穿明光铁铠呢？这么想着，他费力地把颜良甲胃脱下，这才惊讶地发现，在甲胃之下，竟埋着三段箭簇。显然只有三箭连珠，且命中同一位置才能达到如此效果。周遭的士卒得知后，便称呼黄忠为穿石将军。
黄忠报捷的消息传到帅帐后，大部西人已渡过祖水，各名将领也都陆续就位，开始如计划般向东西两端展开战线。不过一刻钟之间，东人的大队身影也逐渐出现在战场边缘，像一条盘踞噬人的巨蛇。
两军在目睹到对方的踪迹之后，不约而同地在这个脚下名作名叫火石埠的平原稍驻，很快又再次展开进军。密密麻麻的人们相互审视，都觉得自己微不足道，但他们心中仍有觉悟。他们相信，将每个微不足道的力量都堆积在一起时，接下来的每一次碰撞中闪烁地每一点呐喊与火花，都将改变历史。
而西人之中最先向东人迎击的，则是出自袁绍旧部的麴义。