辽东军前锋线上的火器手、弓箭手被中华军第一师步军的火枪子弹扫荡一空，后阵的骑兵终于有机会出击了。
但是，分属不同总兵官的边军骑兵，只有辽东军的骑兵发起了冲锋，穿过混乱的正在逃亡的步军溃兵，向中华军步军第一师第一旅正面阵线冲去。
他们没有什么阵型，完全是乱哄哄地聚成几团往前冲。在热气球观测员的调度下，中华军150门轻型野战炮，十五门重型火炮全部把炮火向辽东军骑兵的方向倾泻。
正面的中华军步军听到了几声短促的海螺号声和鼓声，立刻立定脚跟，采取了反方向行进装弹轮射的战术。燧发火枪加上纸质定装弹药，以及长期艰苦的训练，中华军燧发火枪手的射击速度达到了每分钟3-4发。他们将密集连续的弹雨射向官军骑兵，十门钢炮也将霰弹铺天盖地地向辽东军骑兵覆盖。
张承胤命令官军骑兵的拼死冲锋，只是想为自己的部队撤离战场争取时间，他没指望靠骑兵能挡住敌人的进攻。
在黑火药加燧发火枪的时代，光靠步兵的火枪子弹以及轮射战术，还是很难挡住骑兵冲锋的。但是，中华军却有着强大火炮的协助，而且有一半的炮弹是开花弹。官军骑兵从来没有经历过这样的炮火和枪弹的洗礼……炮火将一半的骑兵掀翻在冲锋途中，还有一些战马受惊后不管不顾掉头乱跑，有一些骑兵被惊马掀翻在地，然后被活活踩成肉泥。不少骑兵享受了飞翔的滋味；在开花弹爆炸产生的硝烟火光中，有不少人体在飞舞。
能够冲到最后一段路的骑兵，看到的是对方阵地上无数的燧发火枪爆出的火光，星星点点密布在视线所及的整个前方。他们在这时往往已经身中数弹奄奄一息了。
骑兵发起冲锋后没过多久，骑兵部队也崩溃了。只有数百名辽东骑兵能冲到第一旅步军阵地前，结果被上好了刺刀的中华军士兵刺下马来。这一轮骑兵冲击，中华军总共不过只有五六十人伤亡，而官军骑兵死伤惨重，已经没有了部队的编制，四散奔逃，再也没有组织冲锋的可能了。
这时，中华军骑兵已经突进到日坛附近，几乎快要掐断官军的中军老营的后路了。
中华军右翼的重骑兵将挡路的火器手、弓箭手、刀手统统踩成肉泥，在后面追来的水手火枪队配合下，很快打垮了官军左翼的部队。各路边军总兵官纷纷带着亲兵逃跑，而重骑兵堵移动铁墙，将无数的官兵溃兵向他们中军老营方向推去。
“呜呜……”海螺号吹出长声，鼓声急促地响起，中华军全体步军士兵一起大喝“杀！”，挺起了刺刀，全体发起刺刀冲锋。
官军已经彻底崩溃，到处是逃亡的明军士兵。他们人数实在太多，追击的中华军管不了那么多俘虏，因此只要他们自动弃械躲到一边，也就不管他们的死活了，迈开脚步一直追下去。
晚间，一场大雨哗哗地下了一会儿，转眼就停息了。雨停的时候，一轮弯月明亮地透出云层，中华军也停止了追击。
这时，官军的残兵有一部分躲进了京师东郊的日坛，包括了张承胤的中军老营。总监军兵部尚书黄嘉善，军务赞理兵科给事中赵兴邦和京营监军太监张伟、马通等也都在此。此刻，这几人再无白天那种颐指气使的态度了，满腹经纶完全无用，全都脸色惨白地坐在那里，看着在中军帐中来回多踱步的张承胤。
日坛内外有数万官军败兵聚集，外围则是如狼似虎的中华军严阵以待。
他们被包围了。
……
通惠河南岸的中华军土垒，虽然简陋，却是根据西洋炮台造法而建的。全堡垒为方形，于城四角各造一方形敌台，它二面伸出于城外，一面与城连接，形成“在城之城外”之势，大炮架于台上，可以三面射击，墙外没有死角，即使敌人冲到城墙下，一台与另一台则形成交叉火力，使敌人遭到杀伤。一般的城墙建筑，就无法达到这个效果。只要敌人到了城下，锐炮角度受到限制，就无法发射。当神机营官兵冲到堡垒跟前时，中华军炮台攒对横击，猛烈的交叉射击给予官军兵丁很大的杀伤。
神机营是在发过一阵火器后，才蜂拥冲到堡垒土墙下的。结果不但被大炮屠杀，还被土墙枪眼中射出的火枪子弹、抛出的手雷等打得血流成河。他们的第一次冲锋被打退后，正想靠火器射击来掩护进攻。但是，中华军炮台上的重炮发射出的霰弹和实心弹将神机营的火炮阵地打得一塌糊涂，上百枚燃烧火箭引爆了神机营的火药车，将神机营三分之一的火药报销了。
整整一天，刘綎率领的南路官军被土墙堡垒挡在通惠河南岸，寸步未进。
京营官军本来就缺乏决死作战的勇气，加以平素疏于训练，他们的火器射程又近，结果在与中华军的炮战对射中吃了大亏，被中华军三门重炮点名一般将一处处官军火器阵地摧毁了。
官军还根本不了解中华军这些新式火器的厉害，毫无顾忌地密集在一起，蜂涌进攻，结果给中华军开花榴弹、霹雳火箭、手雷等轰击屠杀创造了条件。一个上午时间，官军在堡垒前横尸1000多具，更有2000多人受伤。
下午，虽然北岸的战事热火朝天，但是刘綎属下的明军京营官兵却再也不愿意发起进攻了。他们甚至不敢进入到大炮的射程之内。
当通惠河北岸官军大阵完全崩溃时，刘綎也觉得再僵持着也没什么意义了，果断地下令后撤。但是他还是迟了，1000余水手火枪队刚刚打垮了通惠河北岸的京营部队，立刻就坐着木筏渡过通惠河，在中华军堡垒西面三里处的河南岸登陆，直插刘綎所部京营部队的后路。
同时，堡垒中的中华军也打开堡门，在大炮掩护下冲了出来。神机营立刻崩溃，刘綎只能控制住自己的川军子弟兵。他征战一生，还从未打过这么窝囊的仗：敌人的面貌都没看清，就已经失败了！他大怒之下，带着几百名亲兵向中华军冲去。
杨六到是被他吓了一跳，赶紧命令自己的部队迎敌。水手们以百人哨队为单位，组成一个个小方阵，火枪连绵发射；炮兵们全力开炮，还把那沉重的暴雨枪推了出来，迎接刘綎所部的冲锋。
刘綎挥舞着大刀，竭尽全力想靠近敌人，想亲手砍下几颗头颅泄泄愤。然而杨六并不打算配合他最后的决死表演。
十架暴雨枪同时点燃，每辆车100发子弹，总计1000发子弹在1分钟之内全部向刘綎的部队飞去。同时，还有水手们的无数子弹在欢迎刘綎。
一代猛将刘綎最后被连人带马打成了马蜂窝，尸体就倒在杨六面前十步之近的地方。跟着他冲锋的200名亲兵全部被打死，中华军无一人因为他的冲锋而受伤。
……
第二天，被中华军骑兵骚扰了好几天的山海关总兵杜松，忽然听说了朝廷大军战败的消息，二话没说立刻带队撤退，直接向山海关跑去。他这样做非常及时，他的部队才离开没多久，中华军的全部骑兵就出现在了杜松原先的大营所在地。半天后，第一师第三团的步军也赶到了，但是在大营附近只遇到了自己的骑兵战友，杜松所部早已逃跑了。
朝廷大军全军溃败，实际上的伤亡相对其兵力而言，并不算多。死在中华军炮击下的官兵不过几千人，还不如大崩溃时自相践踏而死的官军人数多。
但是火器作战的威势确实是出乎了所有明军将士的想象。这一仗如果换成是中华军和一个战斗意志坚决、士气高昂的对手打，是不会赢得如此轻松快捷。偏偏明军就是缺少战斗意志和士气，而且指挥体系混乱，部队编制杂乱无章，布阵毫无章法，将领临阵毫无决断能力，部队无法调动指挥，几万人聚集在一起挨炮轰，失败是必然的。
中华军在夜间包围了日坛，往内打了一阵枪，就派人喊话：要求官军士兵缴械投降。
他们在黎明前解除了包围圈，撤离了日坛。而原先被驱赶到这里的明军官兵大多数在晚间投降了。当张承胤早晨清点人数时，日坛内外只剩下数千官军士兵了，大多数是他的辽东部队。
他灰溜溜地带着已经半痴呆的兵部尚书黄嘉善等人逃回了京城。
事后朝廷清点人数，却怎么也搞不清到底在京师东郊战役中损失了多少人，因为很多逃兵从此就脱离了军伍行列，而且很多被俘了官军被送到了台湾、吕宋，靠做苦役为自己赎身，赎身后他们就可以在中华公司统治区生活了，很多官军俘虏就此定居在他们服苦役的地区了，再没有回到明军队伍中去。
所以，官方对战阵伤亡被俘的统计一塌糊涂。不过，战前的十几万大军，最后只有山海关总兵杜松这一路保持了完整编制，其余部队都整体崩溃了，回到京营、昌平的只有一万多人。战场上留下了一万五千多具尸体，近一半是官军自相践踏而死的。其间还有大量死马，通惠河水一时之间变成了殷红色。
兵部尚书黄嘉善回到京城，找回了自己的魂魄，急急忙忙地去见内阁首辅方从哲，一见面就大哭说道：“贼兵势大不可挡，大人，请皇上迁都吧！”