在临朐城的南边平野上，决战开始了，晋军集结完毕，刘裕让大军稍事休息后，根据先前商定的方略开始发起正式进攻，为了防备南燕的重骑兵从侧面冲破晋军阵形，军队排成一个巨大的方阵，动用四千辆兵车，两两相连，在两翼展开，以阻止侧面冲击，兵车靠外侧的一面，全部竖起了由木板或生牛皮做成的护幕，阵中的晋军可以通过护幕间的缝隙射杀迂回攻击的燕军骑兵，而燕军的利箭则被护幕所挡，晋军的主力步兵则聚集在方阵中央，向前方伸如如林的矛槊，闪耀着冷森森的寒光，与两侧的车兵密切配合，缓慢而坚定地向临朐城方向推进，显出不可阻挡的强大气势，晋军数量不多的骑兵在方阵的两侧和后方机动，随时救援可能出现的险情，数万大军做成了一座移动的坚固城堡。
韩绰虽是文臣，亦通兵法，劝道：“晋军方阵虽固若金汤，但阵型沉重，移动缓慢，骑兵暂时整装待命，待其攻城之时，阵形自会松散，其时可用骑兵诱击，使彼首尾不可兼顾，晋军可破。”慕容超高声道：“我大燕铁骑天下无敌，怎可惧怕刘裕？”跃马至阵前，对着即将出行的骑兵鼓劲说：“你们看，大晋第一勇士孟龙符的头颅就挂在我们城门的旗杆之上，最硬的石头也怕铁锤，最勇敢的步兵也挡不住我无敌的大燕铁骑，我们的骑士将以硬碰硬，用我们的刀割下刘裕逆贼及手下军士的头颅，悬首国门。”
燕军铁骑齐声高呼，“大燕必胜，大燕必胜！”
慕容超亲授帅旗，任命兖州刺史段晖为主帅，率全军迎战晋军，打算先用重骑兵冲破晋军防御阵形，再将步兵投入追击，力求打败刘裕，自己则高坐临朐城头观战。
南燕军士气高昂，高呼着大燕必胜的口号首先发起了攻击，但战争是实力，智慧与权谋的综合，不是几句愤青式的口号就能够解决问题的。
刘裕大军结合先前刘穆之与近水等商定的武侯遗法与古罗马步兵之战法布阵，阵分九列，甲骑具装们虽然披着厚厚的甲胄，但冲向布满锐利矛尖的方阵正面，显然不是明智之举，冲入阵内后，如老虎咬刺猬，无从下嘴，刺猬的方阵却在不断的变化中，待重骑兵大部分进入阵内，忽然，阵尾处兵车打开，滚出无数圆球一野猪夹封住了铁甲具装的重骑兵的退路，阵法慢慢地变化，合围，向前是尖矛，无法找到机会进行攻击，并且尖矛阵向中间收缩中，再迟疑将被挤到中央，燕骑前锋急急传令后退，战马披满甲具，但马脚却是前面披甲，三方裸露的，奔跑中踩中野猪夹，强大的咬合力快速夹断马腿，一声声悲惨的嘶鸣，断腿的战马跌倒在地，骑兵随之跌倒，重甲反而成了负担，很难爬起，晋军战阵略开，出来几个陌刀手，快速地收割了燕军的头颅后又回到兵车之后，断腿之马又成为后来战马的路障，后无退路，重骑兵只能奋力向前，结果被长矛林立的紧缩的方阵串成具大的全马马肉串。几次反复，除少量骑兵逃脱，陷入阵内的重骑兵伤亡惨重。
于是段晖命令他们向两翼机动，试图冲破防御力相对薄弱的方阵侧面，他们很快发现由兵车相连组成的路障更难突破，路障前十几米处是一排排直立的竹签，战马冲到跟前，害怕被刺，急拉彊绳，结果战马前腿腾空，直立而起，没有甲具保护的马胸成为弓弩的靶子，被一箭穿心。他们的箭和槊却很难伤到护幕背后的晋军，几番冲突，南燕骑兵毫无进展，损失却不小，部分骑兵不得不冒着晋军阵中射出的箭雨，从晋军方阵的两侧冲过，迂回攻击晋军后方。
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