失吉忽图忽率军进至八鲁湾，布下阵势与札澜丁军对峙。此时的札澜丁自信满满，本来他的军队人数就多，如今又添阿明灭里这个劲旅，况且他还占据了有利地形。
札澜丁自率中军，以阿明灭里军为右翼，以另一个将军所率的军队为左翼，大军浩浩荡荡，阵势令人惊骇。但是，蒙古军是从来不畏惧敌人的，蒙古军向札澜丁的军队发起了攻击。
札澜丁的部队依托有利地形作战。他命令自己的将士下马步战，因为他素闻蒙古军是马上的精灵，怕自己的军队吃亏。札澜丁此人打仗真的很厉害，不按常理出牌。
两军一阵冲杀，各有所获，也各有伤亡。激战一整天，双方没分出胜负，各退回营寨。
看见双方难以分出胜负，从未带过兵的失吉忽图忽着慌了，他想快些得胜，因为蒙古军从未有过不打胜仗的记录。失吉忽图忽想了个招数，他命人用草扎了很多假人，捆绑在马背上，这样可以凭空多出很多人来，用以迷惑敌军。因为在古代战场上，人数的多寡对战场上的胜利至关重要。
别看失吉忽图忽从未带过兵，但是作为蒙古汗国的大法官，要论心计，也是有一把刷子的。他这个招数确实迷惑了花剌子模的一些人，以为蒙古兵的后援部队赶到，就纷纷议论退兵。
但是这一招没能躲过札澜丁锐利的眼睛，他坚持不撤兵
，坚持再继续作战。他命令全体下马步行，发射箭矢阻止蒙古兵的冲击。实践证明，对于阻止勇猛的骑兵来说，这是个最有效的办法。
从这一点上，不得不说札澜丁是个有些的战争指挥人才。
失吉忽图忽的左翼受到札澜丁军队的勇猛回击，齐射之箭如大雨倾盆，使蒙古军的攻势受挫。蒙古军的优势不再存在，在札澜丁军箭矢的阻止下，蒙古军的攻势连连受挫，仅消灭花剌子模军500多人。而蒙古军死伤一片。
札澜丁一看时机已到，令吹响冲锋号，全军发起冲锋。于是，花剌子模的军队奋起精神，气势排山倒海，两翼同时出击，奋勇反攻。
花剌子模军队吐出几年来一直在溃败的气，在跟蒙古军队算总账。
失吉忽图忽见敌军来势凶猛，难以抵挡，情况不妙，迅速指挥自己的残兵败将冲出敌阵。
恰逢八鲁湾这个地方溪涧纷错，到处都是盛满水的坑洞，对骑兵极为不利，蒙古骑兵纷纷绊倒，骑士纷纷落马，成了花剌子模军队的俘虏。
札澜丁还派出一支部队，截断了蒙古军队的退路，弄得蒙古军队进不能进，退不能退，此时札澜丁指挥花剌子模军队勇猛追杀，蒙古军死者无数，士兵脱险逃归者没有几个。失吉忽图忽本人受几名亲兵的奋力掩护，才逃得一命，灰头垢面，神情落魄地站到了成吉思汗面前。
八鲁湾战争是成吉思汗西征战争中仅有的一次败仗。也是花剌子模军取得的唯一重大胜利。失吉忽图忽兵败归来后，把责任都推给手下的将士身上。
成吉思汗带一队士兵，带着察合台、窝阔台、托雷和失吉忽图忽到八鲁湾战场，让失吉忽图忽叙说战争经过，当成吉思汗听说札澜丁让手下士兵们下马步战时，成吉思汗说：
“看来，札澜丁是个很会打仗的人，以后见此人要多加注意。我们蒙古军队本来就不习惯步战，你看，这里到处是坑洞，不适宜骑兵的机动和冲锋。以后你要注意，看来你不适于带兵打仗，还是去当你的大法官吧。”
成吉思汗还指出失吉忽图忽战场选择的错误，进攻战术和队形部署上的严重错误，教育诸子和诸将牢牢汲取这次失败的教训。
失吉忽图忽在八鲁湾战争中几乎全军覆没，主要原因在于失吉忽图忽临战指挥错误，不小心中了札澜丁的圈套，听信了阿明灭里的话，从而力量单薄。札澜丁选择了对蒙古骑兵不利的地形，令自己的军队下马步战。
特别一说的是，当失吉忽图忽追上叛军阿明灭里军队时，没有抓住歼敌的有利时机，致使阿明灭里逃走。
总起来说，这次战斗的教训是深刻的。