首先出发的二万明军扫荡了兀良哈的巢穴，斩首数千。数万兀良哈人向西逃窜，当他们驱赶着牛马、车辆逃到兴安岭之东的屈裂儿河（归勒里河）时，刚好与向西迂回包抄的明成祖军队迎面相碰。兀良哈人措手不及，慌不择路地陷入了沼泽地中。明军左右翼骑兵一齐夹击，明成祖亲自率领前锋冲入敌阵，斩首数百级。兀良哈人在混乱中践踏着，死者互相枕藉。
不久，一些溃散的兀良哈人余众重新聚集起来，企图抵抗到底。明军依山布阵，与兀良哈人对峙，一支明军渡河截断了敌人的后路，另外两支明军分别绕到敌人的左右方埋伏起来。用不了多久，明军又为兀良哈人准备了一个包围圈。
包围圈中的兀良哈人左冲右突，他们首先向右方突围，却被右方的明军击败，损失了数百人。兀良哈人不得不回过头来，向左方突围，被预先埋伏在树林中的明军用神机弩重创。这时，明军开始收网了，依山布阵的明军会同左路明军一起夹击兀良哈人，几乎将其剿杀殆尽。特别是明军的御前骑兵，对一股漏网的兀良哈人连续追击了三十里，斩获数十人，俘获其头目。
明军不停地搜索战场。例如明军从俘虏中得到情报，知道还有千余兀良哈躲藏在屈裂儿河北面的深谷里。陈懋率领五千御前骑兵前往围剿敌人，俘获其男女千余及牛羊马数万，并夺回其所掠的明朝边卒男女百余人。
屈裂儿河之战，明军大获全胜，斩获兀良哈人口无算，夺得其牛羊驼马十余万，焚烧其辎重而回。
出乎意料的是，尚有少量兀良哈残余部众尾随回师的明军之后，弃图乘隙抢回一些牛羊辎重。明军将计就计，重新为兀良哈人准备了一个包围圈。陈懋预先率领千余骑兵埋伏在险要之处，郑亨再用一些辎重诱敌。兀良哈残余部众果然中计，前来抢夺。陈懋与郑亨前后夹击，包围圈中的兀良哈残余部众损失过半，剩下的逃得不见影踪。
明成祖大破兀良哈之后，于永乐二十年八月经开平、独石、云中进入关内，返回北京，只留下郑亨与薛禄驻守开平。而先前派往扫荡兀良哈巢穴的明军，亦已经由东路的大宁、喜峰口入关了。至此，第三次北征胜利结束。
（七）明成祖的真正对手不是阿鲁台，而是贴木儿
公元十五世纪，明成祖在一系列北征中横扫了成吉思汗分封的东蒙古四大汗国，明军如入无入之境，那里成了自由开火区。综观世界历史，同时代的人与能够与明成祖比肩的只有贴木儿汗国的贴木儿汗，他们俩都身经百战，都有一个共同之处，就是横扫了成吉思汗分封的诸汗国。（贴木儿汗曾经横扫成吉思汗分封的察合台、钦察两大汗国，也横扫了成吉思汗死后才建立的伊儿汗国。）
永乐二年（公元1404年），贴木儿率调集二十万步兵、还有大量骑兵，远征明朝。明成祖下令甘肃总兵宋晟严加戒备，大战一触即发。就在此时，贴木儿却在途中病死。明成祖与贴木儿究竟谁更强一些？这已经成了一个无法解开的谜，也让无数军事爱好者为此而扼腕叹息。
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