不住唐軍的弓箭，李光弼看出了大食軍的弱點，他立刻下令道：“擺偃月陣！”
唐軍軍旗揮動，開始迅速調整陣型，調整成中間重兩頭輕，略帶弧形的月牙形軍陣，中間是五排，兩邊是兩排，這樣便能保證弓箭的最大密集度，而前兩排的唐軍則執巨盾，這是為了防禦大食人利矛。
唐軍也緩緩向前推進，手執弩箭，用兩腿控制著戰馬，保持著嚴密地陣型，兩軍越來越近，嘶聲吶喊聲交織成一片，鼓聲隆隆作響，鼓舞著各自士兵計程車氣。
兩百步．．．．．一百五十步．．．．一百步，已經進入唐軍弩箭的殺傷範圍，大食軍刷地舉起盾，但李光弼並沒有下令射箭，他目光銳利的盯著大食人的盾，彷彿看透了這些盾牌，在百步時這些盾牌能抵擋住唐軍的硬弩，唐軍已經止住了步伐，嚴陣以待。
八十步了，李光弼還是沒有下令，不少唐軍的手心都浸出了冷汗，這是他們多年作戰從來沒有過的，竟然在八十步還沒有放箭。
這時，大食軍陡然加速，佇列的間距開始拉大了，但佇列依然整齊，這是侯梅德的高明之處，在最後關頭將間距拉開，這樣唐軍弓箭的殺傷面積就小了。
戰馬奔騰，騎兵呼喊著向唐軍鋪天蓋地殺去，六十步，李光弼橫刀一指，大吼一聲：“平射！”
第一排的千支箭平射而出，這就是六十步的優勢，不須再射拋物線，直接平射，箭如勁雨，呼嘯著向大食騎兵群射去，強勁的弩箭射穿了大食騎兵的盾牌、射穿了皮甲，直透身體，戰馬撲地摔倒，騎兵慘叫著從馬上摔倒，瞬間人仰馬翻，近二百人被射翻，大食進攻的勢頭為之一挫，緊接著第二輪第三輪的兩千支箭也射到了，六十步內，三千大食軍損失了五六百人，就在三輪箭剛射完，李光弼立刻下令，“雁行陣！”
唐軍的偃月鎮忽然散開了，在大食軍的短矛沒有投出前，迅速向兩邊拉開，彷彿一支倒八字形的大雁北歸，唐軍的變陣令侯梅德措手不及，他本來見唐軍前兩排手執巨盾，似乎就是為了抵擋他們的投矛，令他心中竊喜，大食人短矛鋒利無比，力量強大，沒有任何盾牌能抵擋住，而唐軍的陣勢密集，正好讓他們的飛矛雨屠殺。
可是唐軍在五十步時突然變陣，侯梅德已經來不及調整了，只得下令道：“投矛！”
大食騎兵紛紛振臂投擲，數千支短矛交織成了一片密雨，在空中飛舞，儘管聲勢駭人，但大多數騎兵都是在五六十步外投擲，儘管有戰馬助力，但大多數短矛都沒有能抵達唐軍陣地，只有最前面的數百支短矛射到了，最後的部分唐軍來不及分走，勁力迅猛地銳利短矛刺穿了他們的盾牌，數十名唐軍也慘叫著落馬，短矛刺穿了他們的身體。
唐軍顯然沒有打算和大食軍硬拼，他們以五十人為一隊，各自靈活作戰，儘量用弓箭從大食軍的側面射擊，他們時而互相配合，溶為一體，而是分散開來，各自作戰，雖然看似散亂，但彷彿有一根繩將他們牽在一起，形散而神不散，這繩子便是唐軍的指揮旗，旗幟不斷變幻出各種組合，指揮著唐軍攻擊大食的薄弱環節。
唐軍的這種靈活作戰方式顯然就是大食騎兵佇列作戰方式的剋星，這種佇列作戰方式是對付拜占庭的方陣而設計的，在集團對集團作戰中，這種佇列作戰十分犀利，能形成密集一致的矛雨，大量殺傷敵人，但對分散作戰的唐軍，它的整體優勢就沒有能發揮出來，相反，它笨拙遲緩的薄弱面體現得淋漓盡致。
這就是李光弼的軍事能力所在，他能因地制宜，隨時調整戰術，找到敵軍的薄弱點進行攻擊，這便是他六十步放箭的目的，寧可少放一輪箭，也要在敵軍來不及變換陣勢之時，攻擊它的薄弱環節，這時大食軍再變換陣型就被動了，唐軍不會給他們機會從容調整。
唐軍靈活的小規模多點進攻，使大食軍的佇列開始亂了，他們也漸漸變得和唐軍一樣各自為陣，他們這是真正的各自為陣，沒有統一指揮，沒有互相配合，顯得凌亂不堪，大食軍漸漸處於下風。
這時，李光弼見時機已到，他立刻下令：“射火箭！”
一支火箭騰空而起，拖著長長的黑煙從空中劃過，大食軍身後的森林裡忽然殺出了二千唐軍騎兵，他們卻是佇列整齊，排成一個完整的方陣，戰馬疾速，唐軍殺氣沖天，向大食軍席捲而來。
隨著唐軍埋伏的生力軍殺出，大食騎兵終於支撐不住，開始潰退了，唐軍在後面掩殺追擊，大食軍死傷慘重，投降者不計其數．
阿布．穆斯林派往怛羅斯的三千先鋒在白水河遭遇到了唐軍騎兵，大食軍慘敗，侯梅德只率領不到三百殘軍逃回了撒馬爾罕，兩天後，李光弼率唐軍抵達怛羅斯城，他們得到了石國肯特部落的幫助，裡應外合，當天夜裡便攻破了怛羅斯城，至此，唐軍完全在石國站穩了腳。
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