牛栏峡上，甲字营发动了最后总攻，山头的清军还在负隅顽抗，可惜山上树木也砍光了，石头也挖不出来了，弓矢弹药耗尽，甲字营发动了决死冲击，伤亡五六百人，终于将山头拿下。拿下牛栏峡的甲字营一口气没歇，除了八百人留守山头外，其余士兵又立马冲下山，围攻两山间的汉军。
汉军正黄旗这一部本就被虎贲的乙、丁、戊三个营以及义军一个营总计一万多人围着打，汉军十分顽强，装备又好，战阵经验又足，即便被包围仍然不慌不忙的结阵应战。
明军发动总攻，准备将这支汉军彻底吃掉，战事正打的激烈之时，祖泽润率军赶到，而围在汉军西面的正是装备最差的义军，虽然义军也有四千多人，打起仗来也十分勇猛，可惜在遭到清军的猛烈进攻没多久后，义军便溃退了。溃散的义军大部往北跑，逃到了牛栏峡。
朱慈炯发现了这一幕，大叫一声糟糕。
张煌言一边请罪，一边出主意道：“皇上，应速调南面的乙字营、北面的甲字营向西靠拢”，甲字营、乙字营正好处于包围圈的一北一南，他们也是目前虎贲唯一还能调动的力量，向西进攻，一来阻击祖泽润为汉军解围的意图，二来，也能够牵制清军，防止清军中央突破，若是清军直接击穿包围圈，那就万事休矣。
这边炮兵营终于将红衣大炮架上了牛栏峡，朝着山下被围的汉军轰击。
祖泽润率领的来援清军大部都为原北方的明军，多为火器部队，行军、战斗都颇有章法，只见，清军每一百人为一个小方阵，每个方阵有一百名火铳手、十门大炮，每十杆火铳间设一门大炮，共八门、剩余两门放置在阵前，方阵外围放置拒马枪数十杆。
以击金声为号，击金一声，铳手点放三眼铳一孔，击金第二声点放第二孔，击金第三声点放第三孔。至于火炮，便以四门炮为一朋，每个方阵两朋大炮轮流施放，如此一来，临战，枪炮可整日不绝，这便是北方装备三眼铳的明军常用的阵法。
反观虎贲这边，阵中则以火铳手横列，呈五列，为了保证持续射击，虎贲普遍采用五段式射击法，即第五排装填火药、枪子后，递给第四排用通条压实，而后递给第三排，这时第一排完成射击后后退，第二排上前射击，第三排便负责给前排递火铳，如此循环往复，火铳可连绵不绝。虎贲将火炮置于火铳手两边，另外还有额外的炮营助阵，火力上，虎贲远胜于清军。
两军阵前，黑烟满天，各种弹丸、炮弹横飞，双方不断都有士兵倒下，尤其是第一排的士兵，几乎都是如同割麦子一般一茬茬的倒地。
饶是伤亡如此之大，清军里外合击，甲乙两个营仍然没能阻击住祖泽润解救汉军，祖泽润打通了明军的包围圈，汉军终于从包围中脱了出来。
祖泽润松了口气，精神振奋，命令清军继续冲击，企图将明军击退。
这时那帮前明军、前顺军的将领开始叫苦，他们从没打过这么惨烈的仗，纷纷劝祖泽润后撤，祖泽润怒道：“一群孬种，此时正是僵持阶段，有进无退，尚有一线胜机，若是后撤，必是全军覆没的下场。”
于是清军继续苦战，他们瞅准了损失较大的丁字营，连连对其发起冲锋，眼看丁字营就要支持不住。
朱慈炯此时也正在作战，他手持火铳不断朝清军射击，对于丁字营的危险，也是有心无力，他手中再也没有可供援助丁字营的力量了。
突然间，东北方向传来了一阵更响的呼喊声，几乎盖过了前方的炮声。
朱慈炯忙命道：“快去看看，那是丁字营的方向。”
不多时，卫士就有回报：“启禀皇上，丁字营被击破了！”
朱慈炯一阵眩晕，这时一直固守在银瓶岭上的清军也一声欢呼，朝着山下冲来。山下原本有庚字营监视，无奈战事越来越激烈，庚字营已被调走多半，一下子就有些支撑不住。
正当朱慈炯以为要全线大败之时，城中的明军终于解决了城里的残兵，控制住全城后，又分兵出城东进，直击祖泽润的后军。
祖泽润这下四面受敌，大喝一声“撤退”，瞅准明军薄弱之处，率军退往西南方向。这时朱慈炯也发现祖泽润跑了，忙下令不得追击，命明军重新合围，将汉军正黄旗死死困住。汉军这时已在冲击戊字营，原本以为要反败为胜了，不想突然之间明军又围拢了上来，一时之间也搞不清楚状况。
可怜汉军正黄旗跟着他们的旗人主子东征西讨，未曾如此困顿过，杀得人人浑身浴血，仍然冲不出明军的包围。虎贲的士卒们这时拉开嗓子喊道：“祖泽润跑啦，祖泽润跑啦！”
汉军听闻自己旗主逃跑，这才乱了阵脚。
