只见东侧兖军呐喊直冲过来，与已过河的魏军展开激战，魏军此时过河兵力只有三四千人，还是腹背受敌，惊慌失措之下很快便被清剿，然后两侧兖军合兵一处又杀过河来。那袁保见对岸魏军渐渐支持不住，早就率部西逃，叶凯在后掩杀，不及而回。那陈汉得报袁保被袭，大怒。原来敬之让叶凯派五千军先期前往虎牢方向埋伏，而叶凯则率剩余五千人徐徐而进，若发现魏军，叶凯先行发起攻击，伏兵继后，同时派斥候严密探查，魏军果败。
陈汉左右道：“此必是徐率分兵前去偷袭，可趁当面兖军兵力薄弱，全力攻击。”陈汉命魏军发起冲锋，但是徐率和敬之早有准备，加之河岸窄狭，魏军无功而返。陈汉暂时无计可施，只好扎下大营，硬攻兖军营寨。
再来看郑庸这边，此时第一波兖军已经顺着云梯爬到了城头，立即遭到魏军的猛烈反击，有不少士兵跌下城来。此时兖军的抛石机怕伤到自己人，全部都停止了抛射，弓弩手也是小心翼翼的将射程往后延伸，所以城头上魏军的反击强度明显提高了不少。魏军先是用推杆试图将云梯推倒，但重型云梯本身自重就很大，而且还都设有倾角，再加上数十名正在攀附的全副武装的士兵，基本上是纹丝不动。魏军又开始用兖军抛射上来的巨石猛砸云梯，但一是受弓箭压制，再就是受正在攻城的兖军干扰，也是收效甚微。魏军见无法摧毁云梯，就将重点放在了城下正在等待攀爬的兖军身上，檑木滚石纷纷从城头下砸下，城下兖军高举盾牌防护，但还是有士卒死伤。
郑庸在后面看的心痛不已，兵法云，其下攻城。不到万不得已，谁也不想强攻坚城，士卒的伤亡实在是太大了。此时已经有部分兖军爬上城墙与守城魏军激战，拓跋琛见形势危急，忙严令士卒集中兵力围攻冲上来的兖军，本来爬上去的兖军就少，激战不久后全部战死，但是云梯内的兖军还在源源不断的涌上来。程万见城头上的魏军抵抗激烈，忙又派五千人投入战场。
与此同时，城门处的兖军冒着矢石，用撞车反复冲撞城门，但却毫无进展。虎牢关的城门使用枣木外裹铁皮制成，上面还钉有铜钉，坚固异常。城头上的的擂木炮石又纷纷砸落，城门处的兖军立即死伤一片。郑庸见状，下令鸣金收兵，准备重新部署后再行进攻。
这边攻城暂歇，但是上党王洛夫的三万援军却是正与赵大岳部激战。原来洛夫领命驰援，到达河边后，见兖军已有准备，便也派一将领兵万人佯装在下游渡河，主力却在上游待命。但郑庸在临行前早就叮嘱大岳，不管来援魏军兵分几路，我亦以少部兵力在南岸应之，待摸清魏军主力位置后，再行调遣。大岳见下游有魏军，便也派五千人前去南岸，主力按兵不动。王洛夫见大岳不中计，便留副将率军继续吸引大岳，自己则领兵万人也赶到下游，准备变佯攻为强攻。大岳得报后命裨将留守，自率万人赶到下游，而此时魏军已有五六千人杀过河来，正与那五千兖军激战，大岳率大队突入，激战过后，过河的魏军除一小部分逃回北岸外，其余大部被歼。而上游魏军也在下游激战之时发起进攻，同样被兖军击退。王洛夫只得扎营与大岳隔河对峙。
再说郑庸命攻城的兖军退下来后，聚众商议。最终决定放弃攻击城门，集中兵力利用云梯强攻，一次性投入万余兵力。进攻前，抛石机又对城头抛射了半个时辰，接着是弓弩手万箭齐发压制，城头上的魏军又是伤亡惨重。第二轮进攻又开始了。在矢石掩护下，兖军很快又冲上了城头，双方在城墙上再次激战。
随着从云梯内爬上去的兖军越来越多，城墙上魏军的抵抗也在渐渐减弱，拓跋琛眼看城头将要失守，将最后的预备队投入战斗，爬上城头的兖军立即陷入重围，领头的裨将郝平大喊道：“城头将破，后军且至，兄弟们，跟魏军拼了。”说完便冲上去跟魏军死战，最终全部殉国。但后续大量兖兵源源涌上。
就这样，在付出重大伤亡后，兖军以视死如归的勇气终于占领了城头，将魏军压了下去，并且开始顺着马道向城内进攻，又在城门内血战半个时辰后，魏军支持不住开始向城内退却，攻进去的兖军从里面打开城门，大队兖军高呼涌入，迅速向全城攻击前进。剩余魏军如无头苍蝇般走投无路，大部投降。拓跋琛见大势已去，走水门渡河北走，逃往洛阳。陈汉和王洛夫得知虎牢失守，也率部分别退回高凉和上党。
郑庸进关后，见地上横七竖八的尸体，血水从城头上流下来，穿过城门一直淌到了城外的河里。他表情沉痛，一言不发，顺着马道往城头上走去，地上全是尸体，几乎无下脚的地方。到了城头，更是惨烈至极，尸体遍布，矢石满地，箭楼已被兖军发射的炮石摧毁，郑庸走到郝平战死处，只见郝平浑身是血，压在一个魏军身上，双手紧握着的横刀已插入敌胸，而背后血肉模糊，显然是被数名魏军从后面砍死的。郑庸驻足良久，最后挤出一句：“厚葬！就把郝将军葬在这虎牢城下，树碑立传，吾要让后人世世代代铭记他的英雄事迹。”垣闯忙命军士将郝平抬下城去。
兖军士兵的英勇表现让郑庸深深自责，因为他一直没有制定关于阵亡或伤残士兵的抚恤政策，而是一直沿用之前的规定。现在境内各州都是仓廪实足，应该制定新的抚恤政策了。想到这里，郑庸道：“立刻快马通知茂之，立即组织制定关于阵亡或伤残士兵的抚恤章程，草拟后待我回肥定议。”左右得令而去。从城墙上下来，郑庸的心情久久不能平静。
河洛一战，兖军连下滑台、虎牢两城，歼敌十余万，将河洛大片土地重新纳入汉人政权的统治之下。自此以后，兖军通过黄河南岸的碻磝、滑台、虎牢，再加上历城，建立起针对北魏的强有力防线，而且攻占虎牢后，洛阳门户洞开，已彻底暴露在兖军面前。
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