八月，宇文泰主力到达洛阳西面的谷城，离金墉城约五十里。东魏大将莫多娄贷文与可朱浑道元不听侯景等人的劝阻，率领部众贸然出击，黑夜中与李弼、达奚武相遇，措手不及，莫多娄贷文兵败被杀，可朱浑道元单骑脱身，东魏军先败一阵。
经验丰富的侯景心知西魏军士气正旺，硬碰硬赚不到任何好处。宇文泰进军瀍水以东、近在咫尺的消息传来，他与高敖曹等人连夜解除了金墉城的围，向北撤退。
次日清晨，机警的宇文泰发现侯景营帐已空，马上率领一支轻骑兵追赶。临行前，他命大队人马到金墉城与独孤信会合，然后全军跟进。
宇文泰来到黄河边上，眼前一片令人震慑的场面：东魏的步骑方阵北据河桥，向南绵延至洛阳城北的邙山脚下，尘土飞扬，不计其数。侯景在此已经恭候多时了！
以宇文泰一贯的作风，他只会打自己有准备的仗，而不会轻易跟从对手的步调，落入对手的圈子里。或许是一路的胜仗令他信心百倍，眼下又是“箭在弦上，不得不发”，两军很快搅和在一起，战成一团。东魏军以逸待劳，人数也占据绝对优势，不一会儿就把西魏的数百轻骑兵冲得七零八落。
乱战中宇文泰的战马被流矢射中，惊慌奔逃，不知所往。宇文泰不慎坠地，东魏追兵围拢上来，身后的西魏都督李穆情急生智，飞身下马，一面挥鞭抽打宇文泰，一面大骂：“狗奴才，你头头去哪里了，怎么一个人在此处？”宇文泰被打得满地翻滚，东魏士兵见他这副惨样，以为是个普通兵卒，也就不予理睬，把他放过。李穆保护宇文泰上马，逃出了东魏军的包围圈。
（这是宇文泰在战场上最为狼狈的一次，若非李穆表演天赋一流，宇文泰早已死无葬身之所。李穆是李远的弟弟，战后以救命之功得到了大量的封赏。宇文泰依旧觉得不够，感叹道：“虽复加之以爵位，赏之以玉帛，未足为报也。”加赐免死铁券。由于李穆是用一匹青骢马将他救起，宇文泰又下令马厩中凡有此种颜色的马匹，全部赏给李穆）
黄河南岸的东魏军正欲乘胜反击，西魏的主力赶到。西魏大军分为左右两部，独孤信、李远在右，赵贵、怡峰在左，并以李虎、念贤为后军接应，猛攻东魏方阵，将其分为数段。高敖曹从没在西魏军面前吃过败仗，心高气傲，故意在阵前竖起旌旗伞盖，军队一乱，就成了活靶子。西魏骑兵以精锐攻击高敖曹的军队，高敖曹全军覆没，单骑渡过河桥，逃往北岸的河阳南城。
高敖曹杀敌勇猛，深得高欢器重。高欢平时发号施令，一般使用鲜卑语，如果高敖曹在场，就为他一人使用汉语。高敖曹一次在战场上几乎伤重不治，感叹说：“我死无恨，只叹此生不能亲见弟弟高季式当刺史！”高欢听说后，立即任命高季式为济州刺史。凡此种种，都可看出高敖曹地位之高。可惜他偏偏搞不好与同僚的关系，多次与鲜卑将领发生冲突，甚至因为遭受阻拦而射杀过高欢相府的门卫，东魏将士敢怒不敢言。高欢的极力偏袒，则更加积累了鲜卑人对高敖曹的怨恨。
此时守在南城城头的，是高欢的堂侄、北豫州刺史高永乐。高永乐厌恶高敖曹已久，眼见高敖曹虎落平阳，心中暗喜，下令紧闭城门。高敖曹呼救不得，又拔刀劈城门，尚未劈开，西魏追兵已到。高敖曹慨然吼道：“取我头去！给你做个开国公。”这位被比作项羽的大将，结局竟也与项羽如此相似……西魏方面斩获高敖曹首级的士兵被宇文泰赏赐布绢万段，每年分期支付，据说，一直到四十多年后宇文氏的北周灭亡，还没付完。东魏方面，高欢听闻高敖曹战死，肝胆欲裂，他将高永乐杖击二百，追赠高敖曹太师、大司马、太尉。
东魏虽然损兵折将，但毕竟人多势众，又占主场之利。从早杀到晚，西魏各军人困马乏，陷入劣势，首尾不能相应。大家都不知道文帝和宇文泰的下落，无力集结再战。独孤信等人各自退兵，烧营西走。王思政、蔡祐等将领身陷敌阵，下马步战，杀伤敌兵无数。王思政受伤昏厥，藏身死尸堆中才被士卒救下。天色渐暗，东魏终于撤退。
西魏各部退到弘农，才稍稍缓上一口气。宇文泰欣赏王思政不怕死的作风，把他留下镇守弘农，其余人马随同入关。高欢主力这时刚刚到达黄河渡口孟津，便派部将追击宇文泰，没追上。高欢亲率大军攻取金墉城，下令将城池全部毁弃，不再多留兵卒把守。半年之后，西魏军乘虚又夺回了洛阳，却无异于占领一座空城。此时洛阳的得失，更多只是政治上的象征意义罢了。
这场惊心动魄、一波三折的大战，史称河桥邙山之战，又称河阴之战。西魏军先胜后败，退回关中，宇文泰意识到一举消灭高欢并不现实，最终的胜利，需靠关中经济与军事力量的长期积累。
