当初，柳元景提前派部将鲁元保驻守在函谷关（河南省新安县东北），以防备洛阳方面，魏将张是连提大军西进时，敌众我寡，鲁元保只得率领部队以方形阵型从山间撤退，正在两军在陕城城下鏖战之时，鲁元保所部从山上迤逦而下，魏军见此情形，误以为柳元景的主力大军来了，看看将要天黑，于是，魏军撤离战场，不少魏军骑兵就势驰入陕城城内。
张是连提的魏军将至的时候，鲁方平即向柳元景报告了这一消息。当时，宋军已经没有粮食了，各军只剩下数日的口粮，柳元景在弘农正紧张地征集附近百姓上缴粮食、骡马，部署运粮。接到鲁方平的报告，柳元景即可命令副将柳元怙率领两千步骑前往陕城增援，柳元怙星夜兼行，一夜即来到了陕城附近。
第二天一清早，宋魏两军又在陕城城下较量。
魏军从陕城城内出来，在城外列阵；宋军鲁方平等各军也都列好阵势，准备厮杀：薛安都统领各军的骑兵部队，鲁方平统领步兵，左右呼应，其余义军一齐在城西南列阵。鲁方平对薛安都说：“如今大敌当前，坚城在后，正是我等死战之日！你如果畏缩不前，我将杀你，我如果不进，你也要杀了我！”薛安都听了，回答：“说得好！我薛安都岂是爱惜性命之人！”于是，两军展开了一场空前惨烈的厮杀……
经过一夜跋涉的柳元怙所部恰恰在这时到了！他们偃旗息鼓，偷偷来到了战场，魏军并没有发现这支宋军，当两军正在激战之际，他们突然从城南门的隧道里出现在战场上，战旗飘扬，部伍整齐，呐喊着朝魏军猛扑过来。柳元怙与幢主宗越均非常勇猛，两人率领手下精锐骑兵杀入敌阵，这支宋军的突然出现，让魏军大为惊骇，也让激战中的宋军士气高涨。鲁方平和薛安都等将督促各军一齐与敌人拼杀，将士们无不拼命。薛安都怒火中烧，横矛直前，多次冲入敌阵之中，杀伤了无数敌人，只杀得长矛折断，又换上一把，再度冲入……
这场鏖战从黎明一直杀到傍晚，魏军大败，魏军主将张是连提临阵被乱军所杀，宋军斩首三千多级，投黄河而死的不计其数，无路可逃投降的又有两千多人。
第二天清晨，柳元景率领轻装骑兵也赶到了陕城，投降的魏兵大多是河内人，柳元景责备他们说：“过去，你们总是埋怨帝国的恩泽没有达到你们这里，无法归顺，如今你们却为敌寇尽力，这说明你们本来就没有从善之心。帝国军队将对归顺的予以拯救，对从恶的要加以诛灭，明白吗？”这些降卒均说：“残暴的敌人逼迫我们前来，迟到的将会被灭门，作战之前，他们用鲜卑骑兵驱赶着各族的步兵，如果不从，先行诛杀，这些都是将军亲眼所见，并非我等胆敢背叛中国啊！”宋军众将均打算将这些降卒全部诛杀，柳元景不同意，他说：“如今帝国军队正在北伐，应该让我们仁义之名为我们的军队开路。”于是，他下令将他们全部释放，家在关中的降卒，柳元景命令守关的宋军听任他们出关，听到柳元景的命令，这些降卒齐声高呼万岁而去。刘诞任命弘农刘宽纠为代理东陕城太守。
在陕城血战取得胜利的同时，西去潼关的宋将庞法起所部也取得了进展：在庞法起所部抵达潼关之前，建义将军、华山太守刘槐已经纠合义兵攻陷了潼关关城，但由于力量过于薄弱，又从关城撤离了，不久，庞法起所部即进抵潼关，刘槐与庞法起合兵一处，朝潼关再次发起进攻。北魏潼关守将娄须无力抵挡，望风而逃，庞法起和刘槐顺利占领了潼关。这时，北魏蒲城守将何难奉命在封陵堆构筑了三座大营，随时准备对庞法起所部发起进攻。庞法起留下少数部队驻守潼关，大部队一直向西进入关中，依托王镇恶和檀道济原来的构筑的堡垒，给何难一个将要长驱直入，进攻长安的假象。何难果然上当，他命令魏军从封陵堆渡过黄河，试图切断宋军的归路，正当魏军渡河之际，谁知庞法起突然杀了个回马枪，他指挥宋军火速折返回来，纵兵临河朝魏军放箭，魏军又被打了回去。在宋军的感召下，关中各族民众纷纷响应，居住在山中的羌族、匈奴族部落也都前来表示归顺。随郡王刘诞又派遣扬武将军康元率领两千人从上洛（陕西省白河县）出发北上，接受柳元景的统领，增援鲁方平驻守的函谷关。
柳元景主力从函谷关方向撤离后，东路敌人扬言将再次西进，进攻函谷关。柳元景闻讯又率军回到白杨岭（今地不详，当在陕县以东地区），很快，他就得知东路魏军并没有到来，又赶忙率军回到了弘农。这是因为，当时宋军的军粮已经吃完，并且，作为宋军临时大本营的弘农非常空虚，柳元景已经得知北魏蒲坂镇将、泰州刺史杜道生已经率领西路魏军两万多人渡过了黄河，企图釜底抽薪，趁虚占领弘农。
当柳元景的这支宋军主力进入湖关口（今地不详）的时候，魏军已出现在一百二十里之遥的阌乡水（河南省灵宝市西双桥河）了。柳元景招募了一千多名敢死队，趁夜前去偷袭敌人，但不幸的是，这支部队竟然在深夜里迷了路，没有完成任务。等到天明，他们才折返回来，杜道生发现了这支宋军，立即命令精锐骑兵追击，企图将这支孤军射杀，不料，两军接战以后，这支宋军的战斗力非常惊人，竟将追击的魏军打散……
西路军虽然猛将如云，将士用命，连连取得大捷，但由于部队人数寡少，所处位置地形复杂，军粮难以为继，无法再有更大的突破，与魏军形成了相持，对东线也没有起到足够的牵制作用。