不过还没有等到进攻蒙古草原的命令，蒙古骑兵就先打过来了。胡沙虎赶紧命令全军备战。

蒙古骑兵到达金兵驻地三十里处，却不急于进攻，而是找了块高地安营扎寨。胡沙虎也不敢贸然出兵，只是密切监视蒙古骑兵动态。

第二天早上，蒙古骑兵摆开队形，准备进攻金兵。胡沙虎也赶紧命令全军做好战斗准备。

随着成吉思汗一声令下，木华黎、哲别、耶律阿海率领三万骑兵，像斧头一样冲向金兵阵地。

胡沙虎却不急于进攻，而是命令金兵呈一字队形排开，挽弓搭箭迎接蒙古骑兵的到来。胡沙虎命令士兵，当蒙古骑兵行至两百步时立即放箭。可他轻视了蒙古骑兵的射箭技术。“先下手为强，后下手遭殃”。当蒙古骑兵行至金兵阵营半里处，木华黎就开始命令放箭。蒙古骑兵的竹箭像蝗虫一般飞向金兵阵营，数以千计的女真骑兵被射落马下。

胡沙虎本以为女真骑兵原地射箭，能将蒙古骑兵更多的射落马下，没想到蒙古骑兵射箭技术那么高超，在自己的射程之外就开始放箭，而且在快速移动的情况下命中率还那么高！

胡沙虎赶紧命令女真骑兵举起盾牌，向蒙古骑兵发起进攻，双方发生混战，一时血肉横飞。

成吉思汗见前军已经攻入金兵阵营，也立即命令中军、后军全线出击。二十万骑兵在阴山脚下展开殊死搏斗。女真骑兵最终不敌蒙古骑兵，向南逃窜。成吉思汗下令停止追击，向金兵驻地发起进攻。

金兵驻地原有五万后勤步兵，主要由汉人、契丹人组成，负责伺候女真骑兵吃喝拉撒，本来就十分不满。现见女真骑兵只顾他们逃命不顾自己死活，十万蒙古骑兵又包围上来，就纷纷选择了投降。

阴山之战，蒙古骑兵首战告捷，杀死女真骑兵一万多人，俘虏各族金兵五万余人，缴获战马三万余匹、弓箭两百万支、米面肉菜等各种粮食五万多袋。

不过在此次战斗中，蒙古骑兵也有一千多人战死，成吉思汗十分难过，下令将他们埋葬于阴山脚下，并亲自铲土掩埋。

成吉思汗将投降的五万金兵编为大蒙古国第四路军，任命木华黎为指挥使，并让他抓紧时间把这五万新编“蒙兵”也训练成攻城步兵。