宴毕即出发。联合部队每天供给其军羊二百口，牛二十头，米四十斛。经过再次整顿集合，于九月二十五日，各路军向长安城同时进发。
至德二载九月二十七日，秦天赐、谷梁纳吉随着郭晞与大部队攻至长安城西，列阵于香积寺北沣水之东。李嗣业部队为前军，郭子仪部队为中军，王思礼部队为后军。叛军十万列阵于北，反叛军将领李归仁出阵来挑战，唐军追击，逼近叛军阵前，叛军齐进，唐军稍退，叛军乘机攻击，唐军顿时大乱，叛军争抢辎重。
这时李嗣业道，“今日如果不以身饵敌，则官军非败不可。”
说完即袒身执长刀，立于阵前，大声呼叫，勇猛砍杀，共杀数十人，阵才稳住。于是嗣业帅前军各执长刀，如墙而进，李嗣业身先士卒，所向披靡。
都知兵马使王难得因救其裨将，被叛军射中眉上，皮垂遮眼。王难得遂自拔箭，掣去其皮，虽血流满面，仍苦战不已。
叛军埋伏精兵于阵东，想袭击唐军的后面，唐军侦查知之，朔方左厢兵马使仆固怀恩遂帅回纥兵击之，杀死殆尽，叛军由此锐气尽消。李嗣业又与回纥兵从叛军阵后出击，与大军两面夹击，杀死叛军六万余人，填于沟堑死者不计其数，叛军此战大败。
残余叛军退入长安城中。这时仆固怀恩建言于广平王俶道，“叛军将要逃离长安，请让我率两百骑兵追击。以便俘获叛军大将安守忠、李归仁等。”
广平王王俶道，“将军战已疲劳，暂且休息，等明天再说。”
仆固怀恩道，“李归仁、安守忠等都是叛军中的骁将，今天被我们骤然打败，这是上天赐给我们的大好机会啊，为何要纵之而逃呢！如果放虎归山他们重整旗鼓，卷土重来，将是我们的大祸患，到那时后悔就迟了!兵贵神速，为何要等到明天！”
广平王坚持不让追击，使还营中。仆固怀恩又请，往而复返，一晚数次，最终无碌而返。
片刻后，郭子仪军部，得知消息的郭晞对秦天赐、谷梁纳吉道，“两位兄弟，此战至为重要，此时应趁胜追击才对，还望两位兄弟助我。”
谷梁纳吉道，“我也正有此意。”
秦天赐道，“事不宜迟，赶紧出发吧？”