李傕箭瘡痊可，即督軍攻城，並約將士入關後，劫掠三日。將士奉令攻撲，城上矢石交下。傕從弟李應冒險越濠，搖旗欲登，為流矢射中要害，竟致隕命。李傕益憤，努力進攻，前仆後繼，數日不退。關公乃安排弩矢，分弓弩手二隊，千人乘城，千人於城下待命，自與將士環甲以待，入夜更番守著，天尚未曉，關外已有鼓號之聲，繼而喊聲震地，李傕領西涼鐵騎二萬，直抵關下。關公遣步卒五千，開西關門出戰，李傕軍鋒銳甚，鏖戰不退。關上一通鼓響，千矢齊發，射斃傕兵多人，李傕軍勢稍卻。關公複令城下待命之弓弩手，分作四隊，從西門驅出，接連發矢，與飛蝗相似，李傕雖是凶悍，至此亦不免驚慌，斂兵退去。未幾，李傕從弟李桓引軍出寨，來至關下，高順請命出關，來戰李桓。桓兵約三萬人，列成方陣，又分突騎萬匹，為左右翼，軍容甚盛，高順祗領陷陣千人，左挾盾，右挾弩，作為前驅。李桓見來軍寥寥，縱騎衝擊。順令軍士以盾為蔽，屹立不動，待至李桓軍將近，將盾撇開，舉弩競射，呼聲動地，桓軍多被射倒，自然退卻。順麾軍猛進，兜頭碰著李桓，兩馬並交，被順舞動長槊，刺落馬下。李傕於陣上見了，放聲大哭曰：“哎呀，吾弟呀。快快擊鼓吹號，待我出去與吾弟報仇。”把大砍刀一起，引軍催馬，豁喇喇衝將上來。李傕兵似潮湧出，來與順接戰，約略數合，順即引退，一麵走，一麵追，至護城河旁，已有吊橋放下，太史慈引著士卒，護守吊橋，讓過陷陣營，方上前攔住李傕兵。李傕兵橫亙數裏，競前奪橋，豫州軍苦苦抵禦，多被李傕兵殺退，勢將不支。戲忠於關上觀戰，謂關公曰：“賊若過橋，城關破矣”即令高順複領長槍兵二百名，往助太史慈，以一當十，以十當百，奮勇上前，竟將李傕兵殺退。傕兵稍作歇息，複來奪橋，太史慈、高順，仍作死鬥，不讓越前一步，自辰時殺至午時，護城河中屍骸枕籍，敗旗斷戟，尚未分勝負。關公謂戲忠曰：“敵我已合，軍力難分伯仲，我軍成敗，在此一舉！”言訖，提刀上馬，援轡欲行。戲忠叩馬力諫曰：“傕兵甚眾，隻可計取，不可力敵。待戰至日暮，饑渴交加，兵器卷刃，士卒勞倦，必有退誌，我方出精騎掩擊，必得大勝，此時尚須靜待！”關公怒曰：“將士如我手足，安忍作壁上觀，看其赴死。”戲忠曰：“兵機未至，妄出致敗。豈不聞‘慈不掌兵’！”關公黯然止行。兩軍尚喊殺連天，奮鬥不已。既而金烏將沉，暮色橫天，傕兵尚未得食，疲乏難當，漸漸退去，戲忠大呼曰：“李傕敗走！”言罷，關公即率精騎，一馬當先，大喊：“眾軍隨我走！”猶如虎蹚羊群抖威風，隻殺得李傕兵屍體亂倒，血流遍地，傕兵已無鬥誌，委棄帥旗，紛紛逃生。李傕、李式等，拍馬飛奔，遠颺而去。關公率兵追擊，且令軍士齊呼曰：“卸甲棄械，悉令免死！”傕兵聞言，皆丟盔卸甲，跪地請降。關公追出三十裏，李傕營內不見人影，所棄輜重糧械，不可勝計。凡斬首二萬，獲馬三萬匹，鎧甲兵仗七萬件，生擒士卒四萬人。
李傕飛馬敗去，楊奉正陷於兵馬厚處，不能前進，無計可脫，大叫：“公明救我！”徐晃挺身殺入，尋見楊奉。晃曰：“將軍可隨晃殺出。”遂護著楊奉，仗著一柄宣花大斧，劈開血路，破了一重，又有一重，破了兩重，又有兩重，及至重重解脫，向前急奔，身上已遍受重創，手下已不過數十騎，隻因逃命要緊，不得不勉力趲路。偏後麵有人叫曰：“徐公明！徐公明！”徐晃不知為誰，回馬相顧，那來人手起槍落，刺傷徐晃馬頭，馬即仆地，徐晃亦跌下，時已重傷，無力跳免，倉猝中不知誰人，把他掖起，夾入肘下，疾趨而去，待仔細辨認，才曉得是太史慈。楊奉驟馬而走，忽聽得腦後一聲響，回頭看時，見徐晃已為太史慈所擒。楊奉驚恐，不敢匹敵，回馬奔走，棄徐晃不顧。徐晃含恨哀歎。及被軍士縛送帳下，關公親釋其縛，使藥敷他創，謂晃曰：“公明勇略，世所罕有，奈何屈身於不義之徒？我家主公當世英雄，好賢禮士，求賢若渴，天下共知也。良禽擇木而棲，賢臣擇主而事。公明何不棄暗投明，輔佐我主，共成大業？”徐晃喟然而歎，思楊奉不義，感關公恩義，情願拜降。項軒於洛陽聽聞函穀關大捷，徐晃歸降，大喜，令晃就地效力，另遣軍士解酒送肉赴軍前，犒賞函穀將士。