就在这时，原先山上埋伏的曹参军队，见赵国营寨一空，便率领两千轻骑小队，一举攻下了赵国的营寨。
前方韩信大军一路败退，直至退回了绵蔓河边的背水阵后，那两万背水列阵的大军立时上前，挡住了赵军汹涌而来的攻势。
退回的一万大军在营寨中修整片刻，直至恢复了一些体力后，韩信见前方对阵赵军的士兵稍显疲态，于是便对这一万大军喊道：“既已背靠河水，退无可退，诸君何不奋力一战？”
至此，这一万大军见前方仍在奋勇抵抗，后方又无路可退，便瞬间被激励起了士气，又纷纷上前，加入了那两万大军当中。
而前方的大军见后备上前，便也越战越勇，赵军一时间竟无法逼退他们半分。
双方鏖战许久，陈馀心中也是骇然。这背水阵不知哪里来的如此惊人的战斗力，自己的大军久攻不下，而前方的士兵也开始有些疲软急躁之态，自己的赵军竟隐隐有些要被对面压过之势。
再这样打下去，胜负无法分出，说不定自己的大军还要先行乱了阵脚，被对面反攻而来。不得已之下，陈馀只好下令全军先行返回营寨，修整片刻之后再行出击。
然而，就在大军回撤，行至抱犊山上之时，却赫然发现自己的大营内，原本赵国的旗帜全都不见了，而是换上了秦军的黑旗。
这时，曹参在营寨中大喊：“敌军营寨已被攻下，赵已被灭，敌军已无路可逃！大家随我追击剩余赵军！”一时间，营寨内喊声一片。
陈馀在山上见到此种场景，顿时被吓得心惊肉跳。大营被攻陷，难道是秦军后援来了？那震天的喊声，让他一时间心头大乱。赵军听到营寨内的喊声，也被吓到魂飞魄散，纷纷四散而逃。
曹参见状，立即率领轻骑上前，切断了赵军后侧的退路。山地之中，赵军四散溃逃，慌不择路，很快便落进了韩信率军部下的包围圈中。
韩信见状，指挥军队全力发起反击。赵军大败，被全部歼灭。主帅陈馀被杀，赵王歇和李左车被生擒。
至此一战，又是以少胜多。韩信带兵，以正合，以奇胜，从此声名大噪。全军上下，无不对他佩服得五体投地。
而在赵国东南方向，彭城后方的巨野泽一带，有一个人在随同齐王田荣对抗项羽时败下阵来后，听闻了韩信灭赵的消息，也萌生了想要同韩信共同对抗项羽的想法。
而这个人，就是彭越。