兀术闻言，轻蔑道：“此城容易攻破。”兀术因此十分轻敌，不带攻城鹅车炮具等重武器，轻装前进，直逼顺昌城外扎营，连亘十五里，全军毫无戒备思想。
兀术至城下，责备原来的攻城将领不尽力，诸将道：“顺昌刘錡用兵，非比寻常，元帅务必小心应付！”兀术仍不以为意。派曹成带劝降信回顺昌城，刘錡在城上看见，用绳索将曹成缒上城，直接焚毁劝降书，再命耿训到金军大营下挑战书。
兀术接到刘錡挑战书后，大怒道：“刘錡好大胆，敢和我挑战？”
耿训道：“我太尉不但请求与太子决战，还说帮太子建了五座浮桥，只怕太子不敢过河！”
兀术咬牙切齿道：“明日决一死战。”随即下令：顺昌城墙如此陋弊，我用靴尖就可将它踢倒！来日到顺昌府衙会餐，获得妇女、玉帛各为所有，三岁以上男子都杀了！
六月九日一早，刘锜果然在颍河上建了五座浮桥，之前曾派人在颖河上游水草上都投了毒。早晨，兀术指挥金军攻城，刘錡利用上午天气凉快，命军队轮番上城坚守。六月天气，酷暑难耐，金军经过一上午进攻，略显疲惫，军士饥渴开始喝颍河水，战马吃颍河草，金军人马吃了水草，多数病倒，失去了一部分战斗力。
等到未时（下午一点至三点），刘锜认为时机已到，忽然组织几百人出西门接战，以吸引金军注意力，然后派几千人出南门，攻击金军侧翼，告诫他们不要叫喊，只要用手中大斧砍人就是！
大战之时，兀术着白袍乘甲马，用三千近卫军“铁浮图”参战，两翼辅助“拐子马”冲击。刘錡命宋军用长枪挑开金军骑兵头上兜牟，大斧军专砍骑兵手臂和脑袋，顿时银枪耀眼，大斧纷飞，一直杀到下午五点，统制官赵樽、韩直身中几箭，犹自不下火线，殊死战斗！金军大败。
刘錡命人用拒马（木制移动障碍物）挡住城墙前，让宋军撤回休息，城上鼓声不绝于耳，后勤人员送出饭羹，战士如平时一样在城边吃饭，金军被杀蒙了，竟不敢近前进攻。饭毕，宋军撤去拒马，又杀出城外。此战大破金军，金军弃尸、死马血肉枕籍，车旗、器甲堆积如山，兀术平时所恃手中王牌部队—铁浮图、拐子马，十损七八。
当晚大雨，平地水深一尺有余。颍河水暴涨，兀术想复仇，奈何上天不答应。如此相持了几天，六月十二日，兀术无法，只得拔寨撤军去陈州，刘錡派军追击，又大获全胜，金军损失，总计有几万人，这是金军和宋军交战以来，最大的败绩之一！刘錡经此一战，正是步入名将行列！