八月，曹军一直急行军到距离柳城不足二百里的白狼山附近，袁尚、袁熙与蹋顿单于、辽西单于—楼班、右北平单于—能臣抵之才仓皇集结数万骑向西迎敌。
最终两军在白狼山遭遇，这是场遭遇战，其实也是场决战。
如果曹** 战败，那么全部曹军势必全军覆没于辽西，因为他们没有退路。
如果乌桓战败，那么他们的柳城势必失守。
当时，乌桓的优势是以逸待劳，兵马盛众。
但他们面对曹军的到来却措手不及，而且和其他游牧民族一样，他们单兵能力强，但整体作战弱。
曹** 的优势是出其不意，手下都是勇冠三军的猛将和精锐骑兵（包括一些虎豹骑）。
不过他们经过十几天的山路和急行军，体力已经大打折扣，更何况他们的重装主力步兵还在后面，难以及时赶到。
面对多于自己的乌桓军，很多曹军将士们也都感到恐惧和发怵，希望等待后续部队。
虽然曹军左右皆惧，众人请求缓战，但是张辽却力劝曹** 要趁着敌阵不整而急速出战。
敌阵不整的战机会稍纵即逝，张辽劝战的语气也就显得非常奋发了。
曹** 在白狼山上观敌阵时，看到乌桓军军阵不整，又看到张辽的劝战急攻，壮之。
终于，曹** 采纳了张辽的建议，下定决心选择急战。
于是，“自以所持麾授辽”。
根据《淮南子·主术训》的“军之持麾者，妄指则乱矣”，说明，“持麾”的作用在于“指”，张辽负责临阵指挥。
根据《魏武军令》的“麾前则前，麾后则后，麾左则左，麾右则右。不闻令而擅前后左右者斩。”
因此，曹军各部的进攻方向、进攻时机皆由张辽决定。
张辽临时获得了曹** 用来指挥部众的麾旗，于是离开了陡峭的山坡，来到了山谷之中指挥先锋部队冲向敌阵。
曹军的精锐骑兵与乌桓骑兵在白狼山下爆发了一场血战，徐晃、张郃、鲜于辅、阎柔、曹纯奋勇争先，数万骑兵的大混战，可以想象战斗的惨烈。
乌桓原本“众甚盛”，但看曹军如此勇猛，其阵行开始崩溃。
在混战中，蹋顿当阵为张辽斩杀，一说为曹纯部—虎豹骑俘获后斩首。
乌桓群龙无首，最后终于被杀得七零八落，死者被野，三郡乌桓的主力骑兵在这场决战中开始全面崩溃。
此战中，曹** 大获全胜，斩蹋顿及名王以下十余人，俘虏二十余万人。
此后，曹** 收乌桓精锐，之后率其征讨四方，号称“天下名骑”，边民也因此得以安居生息。