過兵器，向党項軍衝去。
王騰驤的三千騎兵沒有使用弩箭攻擊，他們排成一個錐形陣，王騰驤一馬當先衝在最前面，朝党項騎兵衝去。
驚魂未定地党項騎兵被突進陣地的聯軍騎兵衝得七零八落，紛紛向後跑，卻因為退路被炸落的泥石斷掉，許多黨項騎兵被擠到了清水河中。房當石率軍衝在前面，反而逃過一難，他帶著一千多黨項騎兵，聚在一起。反擊著聯軍的衝擊，而亂成一團的党項軍也漸漸清醒了過來，他們儘量靠在一起，雖說勉強戰住了陣腳，可在聯軍的壓迫下，失去了先機，形勢極為危險。
房當翰海聽到南側爆炸聲不斷，他急忙命令部分軍士清理炸下來的泥巴和石塊。又命令十數名軍士爬上小山城，檢視小牛關南側的戰鬥情況。
正在党項騎兵危在旦夕之時，米擒勒率領地兩千騎兵遠遠地出現在從聯軍地背後衝了過來。
侯大勇率領著兩百名親衛坐鎮中軍，他眼見党項騎兵從後路抄了上來，下令道：“步軍去擋住這些騎兵。”隨著號令，兩千步軍迅速擋在了騎兵前面，這些步軍射完油箭和火箭之後，沒有加入戰團。在一邊作為預備隊，他們得令後，迅速把許多六邊形大盾牌豎起來，形成一個盾陣，擋住騎兵的路線。盾牌後面地弓箭手們早就備好弓箭。等到騎兵靠近，開始整齊地放箭。
泥土和石塊堆積有五六米高，軍士們用手清理著泥土和石塊，進展十分緩慢。而爬山的軍士正奮力向上爬。房當翰海心中著急，大聲問道：“水性好的軍士，遊幾個到對岸去。”幾名水性好的軍士，脫下衣服，跳進清水河，朝對岸游去。
到達小牛關南側的党項騎兵原有一萬二千人，分出左右兩翼包抄地騎兵，中軍有近八千人。中軍全都聚集在一起，連續的猛烈爆炸，使隊形密集的党項騎兵損失嚴重，三千騎兵在爆炸中失去了戰鬥力，連主帥房當明都被炸得不見蹤影。隊形密集的党項騎兵還沒有從慌亂中清醒過來，又被數千支弩箭襲擊，接近二千名騎兵中弩箭落馬，這樣一來。實力最強的八千中軍只剩下不到一半。反而是左右包抄的兩翼四千騎兵還保持著良好的隊形。
胡立和姜暉率領的一千陌刀隊，排成密集地隊形。迎擊著兩翼衝過來的騎兵。清水河畔這塊戰場並不十分開闊，三萬多人馬混在一起，騎兵根本不能縱橫馳騁，就發揮不了快速機動的優勢，雙方糾纏在一起，弓箭也難以發揮作用，党項騎兵和黑雕軍陌刀手打得難解難分，一時之間，誰也佔不到便宜。
党項軍的中軍仍在拼死抵抗，侯大勇並不知道有小牛關北側還有多少党項軍，泥土和石塊只有擋住一時，若北側党項軍清理了阻礙物，加入戰局，則形勢就更為複雜，侯大勇高喊道：“衝進中軍。”兩百親衛如離弦之箭，直撲敵軍中軍。這兩百親衛全是獅營軍士，戰鬥力極強，他們人數雖然不多，卻一下就插入了党項中軍。
此時，西北聯軍兵力已經全部用盡，侯大勇要趁著北側敵軍被阻礙的短暫時間，消滅党項中軍，只要中軍被殲滅，党項軍也就完了。侯大勇當上節度使後就沒有親自衝鋒陷陣了，他高舉著長刀衝入敵陣，一名党項軍軍士迎頭一刀砍向侯大勇，侯大勇沒有閃避，長刀猛地直刺，鋒利地刀尖輕易刺穿了党項軍軍士的皮甲。
陳猛是獅營校尉，他猛然間看見侯大勇殺進戰團，他一刀劈翻一名党項軍，大喊道：“護住節度使，趕緊過去，護住節度使。”劉黑狗跟在侯大勇身後，他右手扣住三支箭，不少党項軍軍士還沒有靠近侯大勇，就被他射落馬下。劉黑狗不知道自己射了多少箭，一名党項軍士見劉黑狗弓箭歷害，手持狼牙棒衝向他，劉黑狗冷笑一聲，右手伸向箭囊，箭囊裡卻空空蕩蕩，劉黑狗的箭已經全部射了出去，他來不及抽刀，就用長弓去擋狼牙棒，狼牙棒是極歷害的重武器，長弓被砸得粉碎，劉黑狗頭伏在戰馬身上，勉強躲過了致命一擊。劉黑狗身旁恰好是一名長槍手，他狠命地刺了一槍，刺在使狼牙棒地党項軍腹部，党項軍士不顧受傷，隨手一棒，擊在長槍手的頭上，長槍手頭顱立刻出現了一個大大的血洞，長槍手在斃命之時，用力一攪，長槍的槍尖把党項軍士的腸胃全部破壞掉，党項軍士再次猛擊長槍手的頭部，第一擊時，長槍手已戰死了，這一棒就他沒有任何影響，他仍然直直地坐在馬上，雙手緊握著長槍。劉黑狗此時抽出了長刀，他用力一刀，砍下了這名身受重傷的党項軍士的頭顱。
党項軍地中軍在聯軍騎兵的打擊下，漸漸支援不住了，上千的党項騎兵縱身跳下了清水河畔，清水河水面上一群一群的党項騎兵，向清水河下游飄去，党項房當人在清水河邊長大，大部分會水，因此被淹死的不多，但是，後面追來的箭支卻讓不少党項軍士命喪清水河，清水河很快就被鮮血染紅，僥倖逃得性命的党項軍士則陸續在小牛關北側上岸，
房當翰海眼看著就要清理出一條通道，水面上突然出現了大批極為狼狽的党項騎兵，順著清水河向下遊飄浮，他不用猜也知道戰局已經極為惡劣，此時，爬山地軍士們已到了山頂，他們帶著旗幟，用力地揮動了數次，房當翰海明白旗語地意思：党項軍主力被潰敗。
自從房當翰海知道房當烜赫死得奇怪以後，就一直在謀劃自立門戶，被阻隔在小牛關北側的党項軍全是他地嫡系，他見到党項軍主力被擊敗，心一橫，下令道：“全軍後側，退回西會州。”八千党項軍全速向西會州退去。
党項軍中軍被基本消滅後，士氣正旺的聯軍騎軍掉轉馬頭，向著正在和聯軍陌刀隊、步軍糾纏的党項騎兵衝來，米擒勒、房當石等人見勢不對，掉轉馬頭就向南跑。此時党項軍騎兵人數仍有六千多人，中軍覆沒後，正所謂兵敗如山倒，他們再無鬥志，就如驚弓之鳥，拼命地向同心城方向逃跑。
石虎率著聯軍騎軍緊迫不捨，追了數里後，又有一千多黨項騎手被射落馬下，党項軍不斷地逃入兩邊的大山，最後，僅剩的兩千多騎兵也鑽進了一處深山，石虎見深山山勢險要，道路曲折，生怕有失，不敢再深入追擊，於是慢慢收兵回小牛關，一路上，聯軍騎兵收繳了不少無主的戰馬，捉獲了受輕傷的兩百多名党項軍士，還有不少受重傷的党項軍士被聯軍砍死。
小牛關之戰，党項軍鷹帥房當明戰死，房當軍主力受到重創，事後清點，在小牛關南側被炸死、殺死和淹死的党項軍共計九千人，另有數百名俘虜，西北聯軍戰死三千人，戰傷無數。
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