遼東城一帶的地形是東高西低，李開泰把出擊方向選在城西，以佔據有利地形。他指揮三萬步兵和一萬騎兵開到城外，步兵在前，騎兵在後，擺開陣勢，與隋軍對峙。

城西的隋軍是由右武衛大將軍李景指揮的三個軍，作戰兵力為三萬六千人，其中步兵兩萬四千人，騎兵一萬二千人。這些軍隊以軍為單位擺了左中右三個大陣，步兵排成方陣，騎兵護衛在步兵方陣側面。三個軍的輜重散兵十來萬人遠遠地排列在後面，搖旗吶喊，以壯軍威。

雙方對峙了近半個時辰，李開泰有點沉不住氣，命令部下發起進攻。他吸取了韓在熙在上一仗中平均使用兵力導致失敗的教訓，派兩萬步兵攻擊隋軍的**方陣，各派五千步兵攻擊隋軍的左右方陣，牽制左右方陣對**方陣的支援，一萬騎兵暫且按兵不動，等隋軍的**方陣出現動搖跡象時再突然出擊，一舉擊垮**方陣，令左右方陣難以呼應，然後將其各個擊破。

李景親自指揮中路隋軍，見高句麗大軍逼來，當即傳下將令，命令步兵以堅固的陣形固守，騎兵兵分兩路部署於步兵方陣兩側，待雙方步兵短兵相接後，機動襲擾高句麗步兵的兩翼，使其不能全力進攻。

兩萬高句麗步兵排着方陣逼向隋軍的**方陣，接近到弓箭射程以內，雙方同時開始放箭。但見空中羽箭如鬧蝗災時的蝗群一樣，密密麻麻，礙人視線，雙方射出的箭多有相撞墜落者，雙方的士兵更是紛紛中箭。畢竟行進之中陣形不可能十分嚴密，高句麗軍隊雖然人多箭多，傷亡的人數卻比隋軍多。不一時，雙方短兵相接，兵器、盾牌撞擊之聲響成一片，如暴雨冰雹一般。

李景一聲令下，四千騎兵分為兩路，殺向高句麗步兵兩側，保持半箭的距離，往複奔馳，用弓箭進行襲擾。高句麗步兵兩翼受到威脅，不得不分兵守御，不能全力進攻隋軍步兵，雙方僵持起來。

進攻隋軍左右兩陣的高句麗步兵各自只有五千人，比隋軍的步兵還少，自然不敢硬拼，前進到離隋軍方陣半箭地的地方後，就停下來，也結成方陣，用弓箭跟隋軍對射，牽制隋軍，使其不能支援**方陣。面對高句麗軍隊的佯攻，隋軍左右兩軍在佔有明顯兵力的情況下只是消極應對，以弓箭對弓箭，並不主動出擊。

雙方爭鬥了半個多時辰，高句麗軍隊對隋軍**方陣的進攻沒能取得明顯的進展，隋軍兵力雖然處於劣勢，但抵抗非常頑強，步兵一直保持着嚴密的陣形，風雨不透，騎兵則往來馳奔，搞得高句麗軍隊提心弔膽，生怕兩翼或背後遭到突襲。

李開泰又沉不住氣了，下達命令：「出動八千騎兵，兵分兩路，向隋軍的騎兵發動進攻，隋軍騎兵若敢應戰，則將其消滅，如果撤退，就與步兵一起圍殲隋軍步兵。我的騎兵和步兵都是隋軍的兩倍，我就不信打不垮隋軍。」

八千高句麗騎兵向隋軍**方陣衝過來，李景馬上傳令：「騎兵迎戰高句麗騎兵，邊打邊撤，步兵盡量保持陣形，以最快的速度後撤。」他又派出兩名傳令兵，向左右兩軍的大將傳達命令。

雙方的騎兵混戰在一起，隋軍騎兵只有四千人，自然打不過高句麗騎兵，只能邊打邊撤，遲滯高句麗騎兵的前進速度，掩護步兵撤退。隋軍步兵儘可能保持着陣形，用密集的羽箭遲滯着高句麗步兵的追擊速度，迅速向後撤退。高句麗軍隊得理不讓人，步步緊逼，一直壓迫着隋軍。

隋軍撤退了五六里路，高句麗軍隊追擊了五六里路，時機成熟了，李景下令：「點號炮。」

「咚、咚、咚。」三聲號炮響起，隋軍左右兩軍總共八千騎兵聽到炮聲後一起殺出，像兩把利劍一樣刺向李開泰。

此時李開泰身邊只有兩千騎兵護衛，根本擋不住八千隋軍騎兵，李開泰大驚，一面把兩千騎兵分為兩路前去迎戰隋軍騎兵，一面派人向進攻隋軍的騎兵傳令，調他們緊急回援。

進攻李景軍的八千高句麗騎兵正在欺負隋軍騎兵，突然接到回援的命令，得知主將危在旦夕，再也顧不上跟隋軍騎兵糾纏，趕緊掉頭往回跑。隋軍騎兵並不追趕，而是返身殺向高句麗步兵的背後。

在此之前，隋軍騎兵被高句麗騎兵追打，根本無法對高句麗步兵構成威脅，所以高句麗步兵集中精力攻擊隋軍步兵，對後背疏於防範，隋軍騎兵沒受到什麼阻擋就殺入高句麗步兵陣中。剛才那一陣子他們被高句麗騎兵欺負得很苦，如今把怒氣和怨氣統統發泄到高句麗步兵身上，殺聲震天，刀光耀眼，血花飛濺，頭顱翻