唐军和叛军的大决战一触即发，之前一直身为前线最高统帅的马燧隆重迎接李怀光之后，与众将商议此战该怎么打。李怀光因马燧、李晟等人之前多次击破田悦，甚有看轻叛军之意，他与朔方军千里迢迢来此，仅休整了一个时辰，便欲出营与叛军厮杀。马燧劝阻他道：“朔方军远道来此，纵便此军是天下精锐，强弩之末其势不能穿鲁缟。而且田悦此时已得了其他藩王增援，对方到底有多少人马，如何部署，我军皆一无所知，请将军延后数日，等我军探明敌情后再行出战！”李怀光笑道：“马将军过虑了，朔方军的战力，非你等可知，区区千里行程，根本不值一提。你不让我出战，莫非是担心我抢了你的军功不成？”马燧百般拦阻无用，只得亦召集河东、河阳、昭义等各部官兵，随朔方军一起出战。

魏州城外，朱滔的援军最先抵达，此时正一边扎营，一边喜滋滋地点算田悦派人送来大量的犒军之物。赫然见官兵空营而出，浩浩荡荡朝自己的营地逼近，朱滔大吃一惊，慌忙下令所部兵马出营列阵。未等他将阵形布好，李怀光率朔方军已争先恐后地杀到他面前，朱滔所部抵挡不住，才一交锋便呈溃败之势，全军被迫放弃营地向东逃窜。李怀光勒住缰绳环顾四周，哈哈笑道：“这等乌合之众，也配作我朔方军的对手，马燧啊马燧，若听从你之言，数日之后方才出战，我军焉能得此大功。”不一会儿，有士兵来报：“朱滔只顾逃窜，其营中财宝、酒食数不胜数，这时皆无人看守。”

李怀光大喜，令全军停止追击，前往朱滔临时构筑的大营。营中，果然堆满了金灿灿的财宝和大量牛羊牲畜，却是田悦为感谢朱滔的相救之恩，特意置办的。朔方军长期在西线打吐蕃，整日面对穷山恶水，不止打着最苦的仗，连军饷都不一定能保障，猛然间看到这些珠宝牛羊，一个个兴奋地大呼小叫，见李怀光无拦阻他们之意，一万多朔方军当即抛下武器，争相夺取财宝、牲畜。他们哪里知道，方才败退的朱滔大军并未走远，朱滔仅逃亡了数里地，便与听说战事爆发，紧急赶来助战的王武俊会合，朱滔得王武俊支援，士气重振，遂掉头杀回，重夺大营。两部叛军杀到营中后，朱滔、王武俊顿时傻眼了：“这些真的是朔方军吗，怎么抢起财物来跟土匪似的？”当下，二人指挥叛军猛烈反击朔方军，朔方军被沉重的财物拖累，再也不复方才之勇，这次一触即溃的变成了他们，在李怀光的竭力组织下，败退的朔方军逃往附近的一条河边，是为：永济渠（隋炀帝下令开凿的京杭大运河分支）。而在此时，马燧带着唐军主力才姗姗来迟，终于赶到，双方于是在永济渠岸边继续厮杀。如马燧战前所言，唐军并未作好打这场大决战的准备，对叛军的整体实力，兵力部署都不了解；那些在战前被寄予厚望的朔方军，在李怀光拙劣地指挥下，更是表现得一塌糊涂，他们非但未能挺身而出，力助唐军取胜，反而由于长途跋涉、体力不济，又一次最先显露出败像，这直接导致了近十万唐军的集体溃败。在叛军的驱赶下，无路可退的唐军大批大批的丧身于永济渠中，漂浮的尸体连绵数十里不绝。主帅马遂为挽回败局，急令全军将刚刚造好，此战随军携带的数百辆战车依托河岸构成临时营地，以挡住叛军潮水般的进攻。马燧对战车的运用果然神乎其技，眼看兵败如山倒的唐军凭借他的战车阵，又一次勉强组织起防守阵形。当夜，朱滔、王武俊为破解马燧的战车阵，趁着唐军酣睡，利用永济渠的河水，一夜之间挖成一条环形的河道，将幸存的唐军隔绝于其中。到了第二日天明，马燧这才惊觉，再想下令突围，将他们包围的那条环形河道已水深三尺。

确定马燧已黔驴技穷，这下插翅也难飞了，朱滔、王武俊二人弹冠相庆之后，紧接着就开始讨论下一步方案：该如何处置马燧以及这些被包围的唐军。不夸张的说，大唐朝廷可用作平叛的军队几乎全在这里，如果杀了这些人，对唐德宗绝对是毁灭性的打击。正因如此，王武俊主张困杀他们，毕其功于一役；而朱滔则认为此举过于残忍，主张与马遂谈判。王武俊得知朱滔的想法后，怒不可遏，大骂道：“我等既已起兵谋反，与朝廷便是彻底决裂，还有什么好谈的。当下形势，若被包围的人是你我，马燧必定下令格杀勿论，田悦之前一战手下军队近乎被全歼的下场您不知道吗？此人用兵之能当世罕有，何况其还有李晟、李抱真等人为辅，一旦让他逃出生天，将后患无穷，今日你不杀他，他日他就要杀你！”朱滔仍犹豫不决。而在河对岸，被叛军包围的马燧为求脱身，这时派人涉水前来，呈上一封言辞极其谦卑的书信。信中，马燧写道：“经过此次战败，在下永世不敢再与大王您为敌，若您慈悲为怀，同意释放我等一条生路，在下一定上奏天子，将整个河北赐予您自建一国，朝廷今后对河北诸事永不过问。”朱滔看过信后，谓王武俊道：“能成为河北之主，本王之志足矣，马燧是德高望重之人，必不欺我，不如就网开一面，放他一条生路。”王武俊仍执意困杀全部唐军，朱滔不用其言，二人争执几日之后，朱滔派人过河与马遂定约：就依将军前日书信所言，本王释放你等离去，你必须发誓推举我为河北之主，负此约者，天地不容！见马燧当他面指水发誓，朱滔便带着幽州兵马悉数离去，王武俊虽然心中不甘，但他独木难支，随后也只得下令解除对唐军的包围。马燧再三派人涉水过河打探，确定叛军是真的走了，并无其他诡计，这才急令唐军集体淌着河水向西而行，抢在朱滔还没改变主意之前逃离魏州境内。