辽东城一带的地形是东高西低，李开泰把出击方向选在城西，以占据有利地形。
他指挥三万步兵和一万骑兵开到城外，步兵在前，骑兵在后，摆开阵势，与隋军对峙。
城西的隋军是由右武卫大将军李景指挥的三个军，作战兵力为三万六千人，其中步兵两万四千人，骑兵一万二千人。
这些军队以军为单位摆了左中右三个大阵，步兵排成方阵，骑兵护卫在步兵方阵侧面。
三个军的辎重散兵十来万人远远地排列在后面，摇旗呐喊，以壮军威。
双方对峙了近半个时辰，李开泰有点沉不住气，命令部下发起进攻。
他吸取了韩在熙在上一仗中平均使用兵力导致失败的教训，派两万步兵攻击隋军的中央方阵，各派五千步兵攻击隋军的左右方阵，牵制左右方阵对中央方阵的支援，一万骑兵暂且按兵不动，等隋军的中央方阵出现动摇迹象时再突然出击，一举击垮中央方阵，令左右方阵难以呼应，然后将其各个击破。
李景亲自指挥中路隋军，见高句丽大军逼来，当即传下将令，命令步兵以坚固的阵形固守，骑兵兵分两路部署于步兵方阵两侧，待双方步兵短兵相接后，机动袭扰高句丽步兵的两翼，使其不能全力进攻。
两万高句丽步兵排着方阵逼向隋军的中央方阵，接近到弓箭射程以内，双方同时开始放箭。
但见空中羽箭如闹蝗灾时的蝗群一样，密密麻麻，碍人视线，双方射出的箭多有相撞坠落者，双方的士兵更是纷纷中箭。
毕竟行进之中阵形不可能十分严密，高句丽军队虽然人多箭多，伤亡的人数却比隋军多。
不一时，双方短兵相接，兵器、盾牌撞击之声响成一片，如暴雨冰雹一般。
李景一声令下，四千骑兵分为两路，杀向高句丽步兵两侧，保持半箭的距离，往复奔驰，用弓箭进行袭扰。
高句丽步兵两翼受到威胁，不得不分兵守御，不能全力进攻隋军步兵，双方僵持起来。
进攻隋军左右两阵的高句丽步兵各自只有五千人，比隋军的步兵还少，自然不敢硬拼，前进到离隋军方阵半箭地的地方后，就停下来，也结成方阵，用弓箭跟隋军对射，牵制隋军，使其不能支援中央方阵。
面对高句丽军队的佯攻，隋军左右两军在占有明显兵力的情况下只是消极应对，以弓箭对弓箭，并不主动出击。
双方争斗了半个多时辰，高句丽军队对隋军中央方阵的进攻没能取得明显的进展，隋军兵力虽然处于劣势，但抵抗非常顽强，步兵一直保持着严密的阵形，风雨不透，骑兵则往来驰奔，搞得高句丽军队提心吊胆，生怕两翼或背后遭到突袭。
李开泰又沉不住气了，下达命令：“出动八千骑兵，兵分两路，向隋军的骑兵发动进攻，隋军骑兵若敢应战，则将其消灭，如果撤退，就与步兵一起围歼隋军步兵。
我的骑兵和步兵都是隋军的两倍，我就不信打不垮隋军。”
八千高句丽骑兵向隋军中央方阵冲过来，李景马上传令：“骑兵迎战高句丽骑兵，边打边撤，步兵尽量保持阵形，以最快的速度后撤。”
他又派出两名传令兵，向左右两军的大将传达命令。
双方的骑兵混战在一起，隋军骑兵只有四千人，自然打不过高句丽骑兵，只能边打边撤，迟滞高句丽骑兵的前进速度，掩护步兵撤退。
隋军步兵尽可能保持着阵形，用密集的羽箭迟滞着高句丽步兵的追击速度，迅速向后撤退。
高句丽军队得理不让人，步步紧逼，一直压迫着隋军。
隋军撤退了五六里路，高句丽军队追击了五六里路，时机成熟了，李景下令：“点号炮。”
“咚、咚、咚。”
三声号炮响起，隋军左右两军总共八千骑兵听到炮声后一起杀出，像两把利剑一样刺向李开泰。
此时李开泰身边只有两千骑兵护卫，根本挡不住八千隋军骑兵，李开泰大惊，一面把两千骑兵分为两路前去迎战隋军骑兵，一面派人向进攻隋军的骑兵传令，调他们紧急回援。
进攻李景军的八千高句丽骑兵正在欺负隋军骑兵，突然接到回援的命令，得知主将危在旦夕，再也顾不上跟隋军骑兵纠缠，赶紧掉头往回跑。
隋军骑兵并不追赶，而是返身杀向高句丽步兵的背后。
在此之前，隋军骑兵被高句丽骑兵追打，根本无法对高句丽步兵构成威胁，所以高句丽步兵集中精力攻击隋军步兵，对后背疏于防范，隋军骑兵没受到什么阻挡就杀入高句丽步兵阵中。
刚才那一阵子他们被高句丽骑兵欺负得很苦，如今把怒气和怨气统统发泄到高句丽步兵身上，杀声震天，刀光耀眼，血花飞溅，头颅翻滚，杀得高句丽步兵哭爹喊娘。
高句丽步兵后背突然遭到隋军骑兵的攻击，又发现自己的骑兵正在快速后撤，不知道发生了什么事，以为后军已经战败，斗志顿失，无心恋战，也开始后撤。
一直饱受压迫的隋军步兵早已经憋了一肚子的气，见高句丽步兵要逃，不用长官下令，就主动展开反击。