心虚之下，金兵开始万箭齐发，以箭雨攻城。由于刘锜准备充分，金军的箭矢皆为防御工事所挡，根本伤不到人。金人发完几轮箭，该宋军显身手了。刘锜早已在城上准备了强劲的破敌弓，辅以神臂强弩，自城上或垣门射金军，杀伤甚众。
金兵中箭者众，稍稍后撤，但刚刚立稳足跟，宋军步兵忽然出城邀击，金军溺河死者不可胜记，损失铁骑数千。
相持4日，前来的金兵越来越多，都集结于距顺昌城20里以外的李村。
夜间，刘锜派骁将阎充率500人敢死队，连夜袭击金营。当夜，正值雷雨天气，每有闪电，宋军敢死队就乘刹那间的亮光，看到辫发的人就上去一刀。
金人与清兵一样，皆是辫发装束，宋军见到大辫子就砍，肯定杀不错。惊扰之余，金军后撤15里。
见夜袭成功，刘锜招募百人敢死队前往。临行，有夜战经验的兵士要求发给每人一只“衔枚”，即嘴里咬住以便不出声的木棍。刘锜一笑，他用不着衔枚，反而每人发给一个竹哨叼在嘴中，一个宋兵咬一个，挥着大刀就冲入金军营寨。
每逢闪电，宋军奋击。如果没有闪电，宋军在黑暗中就不动。这一百来号宋军，自己人容易辨认，他们听见哨声就忽然聚合。
夜色深沉之中，金军自相残杀，积尸盈野。早晨一看，死的都是金军自己人。惊惧之余，金军往后撤往老婆湾。
时在汴京的金军统帅金兀术闻军败，忙率10万大军来援，准备全歼顺昌城内的宋军。
宋军方面，连战得胜，马上有军将劝刘锜见好就收，全军乘船退守。
刘锜一脸凛然，他说：“朝廷养兵十五年，正为关键时刻所用。我军虽挫敌锋，如果此时后撤，众寡悬殊，敌蹑击我军，则前功尽废。不仅吾辈不能免难，敌人会乘胜进侵两淮，直逼江、浙。如此，我们平生报国之志，反成误国之罪！当今之计，有进无退！”
诸将感奋，皆表示：“死生惟刘太尉命！”
战前，刘锜招募死士曹成等两人，让他们遇敌即佯装堕马，故意为金兵俘获。敌人审问，则回答守将刘锜是“太平边师子弟，喜爱声妓，朝廷值两国讲和之际，派他往东京安家逸乐。”刘锜嘱咐二人：“一定要如此说，金人必不会杀掉你们。”
二人依计，骑马迎金军而来，佯装败走时落马，果然为金兀术所擒，应对如刘锜所教。
金兀术大喜，大声说：“此城易破”。他不等重型攻城工具运至，严命10万金兵即刻急行军趋往顺昌城。
到了城下金营，金兀术怒责诸将丧师败绩，声称攻下城池后要处罚他们。
金军将领吃过苦头，争相说：“南朝用兵，今非昔比，元帅您临城自会发现。”
金兀术闻言更怒，骂不绝口。
刘锜面对数量上占绝对优势的金军，丝毫不慌，派手下将校耿训亲往金营下战书。
金兀术大怒道：“刘锜何敢与我战！以吾军之力破顺昌城，恰似用靴尖踢倒土堆！”
耿训一笑，说：“刘太尉请与您决战，他还说您连河也不敢过，要造五座浮桥，专供贵军过河决战。”
金兀术被气乐了，马上答应刘锜的约战，下令金军转天攻入顺昌城内再吃饭。
刘锜不食言，果然派宋军在颖水上造了五座浮桥。同时，他又派军士往颖水及附近草地遍洒毒药，嘱诫宋兵渴死也不要饮用河水。
转天一大早，宋金双方置阵。金军以“长胜军”严阵以待，诸大将各居一部。
宋军诸将请示刘锜，表示先击金大将韩常一军。刘锜摇头：“即使击败韩常一军，金兀术精兵冲击，势不可挡。我们应集中力量猛击金兀术中军，他的中军一动，其余各部金军不在话下。”
六月天气，一路上太阳盛猛，北来的金军不习惯酷热天气，加之远来疲惫，人马饥渴，皆烦躁不安。特别令金军诸将不安的是，金军连人带马，成阵不久，就有许多不知就里地“咣”倒地，人吐白沫马拉臭屎，在地上抽搐不停。其实，这正是人马饮食了有毒的河水和青草使然。
刘锜宋军方面，各个悠闲自得，恰值晨气清凉，皆按兵不动。
金兀术失去耐心，知道这样耗下去对金军不利，但又不敢轻举妄动。
忽然间，宋军数百人手持明晃晃刀枪，从城西门冲出，与金军接战。未几，刘锜忽遣数千人手执锐斧，呐喊冲出，直犯金军大阵。这群宋兵行前受令，口中不准呐喊，只管挥动大斧死砍。
金兵很不习惯，眼见这群宋军鬼魅一样，双眼红红，大斧狂挥，惊骇之余，阵脚大乱。
双方交战时，金兀术白袍黑马，指挥三千亲兵督战。金兵军中有制胜“法宝”，号为“铁浮屠”——“戴铁兜牟，周匝缀长檐，三人为伍，贯以韦索，每进一步，即用拒马拥之，人进一步，拒马亦进，退不可却。”
不料，刘锜对“铁浮屠”早有破法，宋军迎前而上，用长枪挑掉金军的铁兜牟，大斧断其臂膀，钢刀碎头，把“铁浮屠”变成了三人一组的“铁尸首”。
清乾隆帝对他祖先女真人的故事阅读很细，修史时亲自批注，认为“铁浮屠”三人连索不符实情，因为兵士勇怯不一，“勇者且为怯者所累”，这也是乾隆一己之见。何者，正是三人连起，怯者也不得不随勇者上，有如战车一般，又无战车轮子的拖累，其实也是金人的一个“发明”。更有所谓军史“专家”认为金兵铁骑“铁浮屠”三人相连很荒谬，其实不然。木船相连其实也是军事的正常应用，用风纵火大烧曹丞相于赤壁，也说明不了把木船捆一块就是荒谬，南北朝水战仍有运用“连舟计”取胜的案例。由此推之，“连马”并非不可能，重骑兵造势，既有威吓作用，也有实战作用。
这招不成，金军推出最后的绝招“拐子马”。有人对“拐子马”一词质疑，认为是岳飞之孙岳珂“造假”，弄出这么一个名词彰显金军勇猛以反衬其祖父岳飞更勇猛。
其实，金军确实有这么一支猛军，即他们最为精锐的“长胜军”。这些部队专为攻坚之用，往往在双方交战正酣时做生力军使用，自金国用兵以来，所向无前。
但是，这些身被重铠下跨精骑的重骑兵，遇见如狼似虎杀红眼只知猛抡大斧的宋军，接战不久，人仰马翻，也被杀败。
刘锜浑然有大将风采，他自己坐阵指挥，不慌不忙。兵阵之后，宋军竖立拒马木，每批宋军攻杀一轮后，都会有秩序地回撤入城中，城上战鼓不绝，城下战士坐食饭羹。每食毕，则撤放拒马木，重新深入金阵大肆砍斫，如入无人之境。
于是，金军弃尸毙马，血肉枕藉。车旗、器甲积若山丘。金兀术平日所恃的百战强军，十损七八。
宋军乘势，击杀金军近3万人。
苦战至晚，双方鸣金收兵。
当夜，天降大雨，平地水深尺余。转天一大早，金兀术心慌，下令拔营撤退。
刘锜得势不饶人，下令追击，又斩杀金军一万多人。
金兀术败往陈州（今河南淮阳），无可奈何地撤回汴京。
可惜的是，高宗赵构不仅没有下令刘锜乘胜追击，反而诏命宋军退守镇江府，失去了一次绝好的机会。
不久，出使金国的宋使洪皓派人捎来密信，告诉高宗，顺昌大捷后，金人震恐丧魄，把燕地重宝珍器都偷运北方，很想放弃中原。
当时，金军已经有大撤退的事前准备，如果当时宋军诸将协力，分路进讨，兀术可擒，汴京可复。
可惜，宋军匆忙撤军，自失机会。