收编了宁王朱权麾下的大部分军队后，朱棣麾下将士已将近十万之众。虽说相较于南军的五十万大军，人数仍远远不及，但朱棣这些年抗击北元，其麾下军队久经沙场，个个骁勇善战。尤其是新得的朵颜三卫骑兵，更是勇猛非凡。虽说朵颜三卫早已脱离朝廷掌控，如今更似为钱财卖命的雇佣兵，不过朱棣许诺事成之后给予他们丰厚报酬（当然，是事成之后才兑现），也因此赢得了朵颜三卫的效忠。
为尽快解除北平之围，朱棣下令全军快马加鞭奔赴北平。十月十九日，燕军在会州进行整编，朱棣分设中、前、左、右、后五路大军，随后开赴北平。
十月二十一日，燕军进入松亭关。
十一月初四，燕王朱棣率军抵达孤山，即刻派出斥候前去探查敌情。得知建文帝的军队列阵于白河西岸后，麾下将士皆以为朱棣会一鼓作气奇袭李景隆大营，没料到燕王获知了李景隆的军情后，反倒不着急了，竟下令全军休整。朱棣一得知南军的阵势，便清楚此刻北平安然无恙。他与李景隆这位亲戚自幼一起长大，对其极为熟悉，深知他的无能，甚至可以说对李景隆轻视到了极点。况且李景隆大军八月出征，如今都已十一月了，却仍未攻破北平城，足见南军的作战能力实在堪忧。在如此严寒的天气下，南军本就疏于战阵，又不耐严寒，且缺少御寒物资，冻伤冻死者不计其数。自己这十万大军为解北平之围一路奔袭而来，兵力本就弱于南军，若是在人困马乏的情况下贸然突袭，胜算着实不大。反正北平暂无危险，倒不如先休整一番，再与李景隆决战！
李景隆也收到了朱棣回援的消息，随即依照兵法惯例，派出五倍于北平守军的人马继续攻打北平，其余大军则准备与燕王作战，并派出军前哨都督陈晖所部万余人密切监视燕军动态。陈晖本想依托地形，率军占据河西，据河而守，同时监视燕军动向，可没想到燕军趁着河水结冰，挥师西进，一举击败了陈晖所部万余人。
十一月初五，两军对峙于郑村坝，大战一触即发。正所谓逢敌亮剑，且要亮出最锋利的剑，朱棣派出麾下战力最强的朵颜三卫，采取中央突破战术，直冲向南军大营。他们如摧枯拉朽一般，连续冲破南军防线，一时间勇不可当，打得南军四处逃窜。
南军虽遭惨败，但毕竟人数上占有优势，实力尚存。起初的慌乱过后，经过一番整顿，也渐渐稳住了阵脚。双方几十万人在郑村坝奋力拼杀，直杀得昏天暗地、血流成河，一直激战到日落西山，才鸣金收兵。
朱棣眼见战局陷入僵持状态，心中不免焦急起来。双方如此僵持，对他而言极为不利，即便麾下将士战斗力远强于南军，但燕军兵力远少于南军，实在经不起长时间的消耗。为了尽快打破僵局，朱棣在大营召集麾下将领商议对策。
此时，有个名叫马三保的人起身献策道：“启禀燕王，南军的要害在于李景隆的中军。今日一战，可见南军经不住我军的冲杀。只要燕王派出精锐冲击李景隆的中军，逼迫李景隆挪动位置，南军必会慌乱，我军便可趁其阵脚不稳，以骑兵从左右两侧夹击。若是战果显着，或许能趁南军大乱之际，击杀敌军主将！”
马三保说完，当即跪地拜道：“燕王，属下愿为先锋，率军突袭李景隆大营！”
朱棣看了一眼马三保，此人年轻时便跟随自己，虽身为宦官，身体有残缺，却有勇有谋，熟知兵事且善于作战。朱棣让马三保起身，自己默默抚须思索，觉得此计可行，询问众将后，众人也无其他异议，随即任命马三保为部将，与他一同参与此次行动。
次日，双方血战至天色渐黑，燕军虽对李景隆的中军造成了一定冲击，但并未构成太大威胁。反倒是李景隆逐渐按捺不住，心中焦急万分。他虽无实战经验，但也看出燕军与朝廷军队战力悬殊，觉得非得有三倍于敌军的兵力方能与之抗衡。于是，他亲自带领中军前来作战，心想若能趁眼下兵力优势巨大之时擒拿燕王，北平城便可不攻自破，再这么拖下去，只怕夜长梦多！而且在这寒冬天气里连续作战，他也实在是打够了。
朱棣见李景隆竟然主动冒头，哪能放过这大好机会，立即派出骑兵从其两翼发动冲锋。燕军从左右两侧冲击，竟接连攻破南军七营。李景隆抵挡不住，节节败退。朱棣见双方轮番激战，损失均极为惨重，便与李景隆达成默契，各自鸣金收兵。
朱棣借着这个机会，安顿好将士，救治伤兵。麾下将士见燕王如此爱护士兵，两军交战时，燕王不仅亲自上阵杀敌，连胯下的战马都被射伤，自然备受鼓舞。此时又处于得胜之势，燕军士气大振。
朱棣这边正准备应对明日的大战，却发生了一件他意想不到的事。朱棣原本以为李景隆虽无才能，但也只是能力方面有所欠缺，没曾想还是高估了他。李景隆竟然如此胆小，以往总是从父辈口中听闻各种战场的惨状，他向来都没太当回事。可今日亲眼目睹这残酷的厮杀场面，他着实被震慑住了。这可不是闹着玩的，也不是几句轻飘飘的话就能描述的故事，这是几万人血流成河，是无数生命消逝于战乱之中。而且燕军骁勇善战，如今又是深冬时节，自己麾下的南方士卒本就不适应这样的气候，更何况这仗都已经打了好几个月了，眼下御寒物资严重匮乏！李景隆决定不能再这样下去了，他打定主意要连夜逃跑。他可不想再看到无数燕军朝着自己的方向拼命冲杀了！
其实从兵法角度来讲，这也可算是战略性后撤。天时地利皆不利，朝廷军队正面与燕军对抗也难以取胜，李景隆此举也算保存实力，可先撤退，待补充粮草辎重，天气转暖之后再做谋划。但被吓破了胆、一心只想保全自己性命的李景隆，却把兵法抛诸脑后，只顾着自己逃跑，完全忘记了此刻正在前线攻打北平的数万士兵将领。
当天夜里，李景隆下令郑村坝的所有南军轻装撤退，数十万人的辎重全部留给了燕军。而丝毫不知主将已经丢盔弃甲逃跑了的南军，还在继续攻打北平城。城墙上的朱高炽看着两军交战，忍不住问身边的道衍：“大师，李景隆这几日并未亲率大军攻城，而且攻城的人数也缩减到了五万左右，难道是南军出了什么变故？还是他们正在缓兵休整，打造攻城器械，准备日后大军攻城呢？”
道衍闻言笑了笑，说道：“殿下，那李景隆志大才疏，断然不会另想计策攻打北平。依贫僧看，极有可能是燕王率兵回援，牵制住了李景隆大军。王珏，你怎么看？”
王珏算了算时间，眼下已经是十一月初，燕王应该已经偷袭大宁得手，率兵回援了。随即开口说道：“道衍大师所言极是，算算时间，应该是燕王殿下谋得援军，率兵回援了。世子殿下，我燕军久经沙场，骁勇善战，南军虽数倍于我，但绝非我燕军之敌。属下猜想，燕王殿下不日便会率军大败李景隆，驰援北平。殿下应早做准备，待燕王援兵一至，我军立即出城迎敌，到时前后夹击，必能大破南军！”
朱高炽眼中燃起熊熊火焰，虽说他生性沉稳，但被围困多日，心中也憋了一股火气。
“好！就依你所言，传令下去，父王已经率兵回援北平，待父王大军杀至，我北平守军便即刻出城迎敌，夹击南军！”
十一月初七日，面对仍旧顽强围攻北平的部分南军，朱棣发起猛攻，同时派人通知北平守军援军已到的消息。得到援军消息的北平守军也趁机出击，那些攻打北平的士兵也着实可怜。先是遭遇如此严寒的恶劣天气，又摊上李景隆这样一个顾头不顾尾的主帅，岂有不败之理？在城内外燕军的围攻下，攻城部队全线崩溃。而李景隆此时已率军撤回德州，将大败的消息上报建文帝，上书请罪。出人意料的是，不知是建文帝与李景隆的关系真的太过紧密，还是朝廷如今确实无将可用，李景隆竟然未受到任何责罚。李景隆将战败的原因归咎于北方的寒冷天气和燕王新增的八万人马，他觉得若是天气暖和之时，自己断然不会如此惨败。于是在德州整顿队伍，准备来年天气转暖后再次征讨燕王。