4月24日，当明军进至屯云谷一带，瓦剌部众孛罗不花等人来降。
五月初三日，北征军队到达禽胡山。不久，忻城伯赵彝、尚书吴中运来粮草，朱棣下令筑城贮粮，让赵彝等人率军驻守，并遣还运送粮草的民丁。
5月19日，各军到达小甘泉，那一带全是沙碛之地，不方便再以宏大的阵容一齐行军，朱棣遂下令随征五军分别按次序通过。
5月23日，明军到达通泉泊。前锋都督朱荣向朱棣报告，称有数千可疑的人正在由西往东行走，朱棣命朱荣继续侦察。
27日，前锋将领刘江回报，称已经侦察到这批可疑人物的行走路线。朱棣命刘江率兵急起直追，与前方的朱荣会合，相机行事。六月初四，在双泉海，哨马发现有数百名瓦剌将士在前面出现，这些人与明军稍战即退，刘江率兵追至康哈里孩一带，击毙了其中的数十人。第二天，明军前哨再次遇到并击退了一股瓦剌人。
六月初七日中午，明军来到了忽兰忽失温，这时，瓦剌首领答里巴、马哈木、太平、把秃孛罗等人已经驻军于高山之上，占了地利。这表明，忽兰忽失温是瓦剌首领们主动选择的战场，看来他们早已经决定在此地与明军决战，并提前派一些士兵将明军引诱到这个预定的战场来。
瓦剌的集结地离明军约十里，他们大约有3万多人，每一人都带了三四匹马，以便轮流换乘，保持马力。
朱棣不敢轻敌，亲自披上铠甲，带领一部分精锐士兵首先前进，各路人马紧随其后，相继登上了一座山冈。他经过观察，判断出前面的瓦剌已经兵分三路，处于备战状态，便下令几名重装骑兵往前直冲过去，向瓦剌挑战。
瓦剌居高临下，冲下山来迎战。安远侯柳升率领的大营早有准备，特别是隶属于大营的神机营，负责打头阵。当敌人进入明军的神机铳炮的射程之内时，立即被打了个人仰马翻，死亡了数百人。瓦剌将士开始惊惶失措，弃马而走。朱棣亲自率领重骑兵乘机发起攻击，鼓噪而进。瓦剌且战且退，率领中军的武安侯郑亨在追击时不慎中箭，只好暂时退下，然而，过了不久，轻伤不下火线的郑亨又重返战场指挥作战。
瓦剌将士在进攻明军的阵营受挫之后，重新集结布阵，防御明军的反击。看来此刻瓦剌的首领们，已经不再奢望能够在主动发起的进攻中击败明军，他们转而采取防御的策略，希望能够保持一个不胜不败的平局。
