北征大军进军的速度不算快，经常上午行军，中午之后休息，甚至还会在途中休息一至数天，其后勤的补给方式是，动用武刚车3万辆，运粮约25万石，随军而行。武刚车运粮虽然胜过人力运粮，但在蒙古地区行军经常需要横跨沙漠，而笨重的武刚车时不时会陷入沙堆之中，从而拖延了行军速度（朱棣吸取了教训，后来几次亲征漠北时，改用大量的驴子来运输）。
明军平均每十日路程，就建筑一个城寨，里面通常都有水源，当前进时缺水，可以派人返回到后面的城寨里取水，同时，每一个城寨里面都贮存了粮草，并留置着一部分军队守卫（明军建筑的城寨有“杀胡城”、“灭胡城”等，同时还利用洪武年间北征蒙古时遗下的城寨。例如“广武镇”就是洪武五年李文忠北征时的屯粮基地）。军队沿路筑城贮粮的主要目的是为回师作准备，这显示朱棣最初制订的计划是沿原路回师。
5月1日，明军到达胪朐河（朱棣改其名为“饮马河”），至此，已经深入蒙古腹地，却仍未与鞑靼军主力相遇。朱棣非常重视侦察敌情，据《山堂别集》记载，他曾经训斥负责侦察任务的哨马营等将领，称：“哨马营离大营30里??不发哨马在前，却令架炮之人在前，遇见贼五人，若贼有胆略，如何不被其擒去（所谓“架炮之人”的任务就是发现敌人时用炮声来作预警的，与作战机构神机营的任务不相同）？”为了避免有将士被敌人掠去而导致泄漏军机，朱棣特别下令选拔精壮官兵沿途收容患病及掉队之人。
从进军过程中，可以看出明军是采取集中兵力的形式，步步为营地向前推进。
5月5日，明军首次捕获鞑靼军队的间谍，5月8日，当前进至环翠阜时，一位名叫款台的指挥又捕获了一名间谍。据这位间谍供称鞑靼发生内讧，大汗本雅失里率一部分人马向西欲投奔瓦剌，现在已经到达了兀古儿扎河（即克鲁伦河北），而太师阿鲁台则率另一部分人马东奔。
针对鞑靼已经分散为两部分的事实，朱棣亦改变了以往集中兵力的布置，而采取分兵应付的措施，他把军队分为两部分，一部由其亲自带领，携带20日粮，追击本雅失里。另一部分驻扎在新筑成的“杀胡城”中，监视东奔的阿鲁台部。
朱棣命令随征诸将在带兵时要尽量不走山路，避免士兵疲惫不堪，当他到达兀古儿扎河时，发现本雅失里已经离开该地，便连夜追击，于5月13日在斡难河畔追上了本雅失里，双方爆发了一场激战。
