十二月底，联军从北地郡飞马送给在长安的韩遂第一批捷报。
十二月二十日临晨，按原定策书，联军对先零羌的总攻开始。
西军：
索湛率所部二千一百骑自廉县出发，用马拖拉大船到黄河边入水，人、马登上四十二艘大船渡过黄河。
索湛率索家军和张家军一千一百骑突袭灵州县县城西门；武威都尉韩音率武威军一千骑突袭富平县县城西门。
两军杀死沿途遇到的任何人，未走露风声，向城墙上扔去挂钩，攀绳而上，登上城墙，各占据了一个县城的西门。
遭到两城中守军的反扑，索湛和韩音均采用第二方案，死守西门及西段城墙待援。
索家军将领索湛斩县长零吉、关平斩零谷的中军都尉零宾、关索斩中军都尉零列。
而富平县县城中，武威都尉韩音吃了先零羌守城将领零觉的一箭，生命垂危，被手下用船运过黄河，送往姑臧途中死亡。
北军：
潜伏在北地郡北部漠北的阳逵部四千骑纵马奔驰，杀向灵州县北部。
偏将军阳逵指挥太阿校尉部都尉阳珀、夏阳校尉部都尉韩析、精骑校尉一部都尉尹骐、精骑校尉二部都尉文程猛攻灵州县县城北门。
灵州县县城中住有先零羌羌王零谷，五百九十一羌骑，汉役卒一百零九人。城外大营空置无人。
此时，西军已冲进富平县县城西门，斩杀守将零觉。
灵州县县城北门已有零星联军士兵登上北城墙，羌王零谷知守不住了，和参军零原，率三百骑冲出南门，奔向丁奚城。
阳逵留阳珀、韩析率二千人守城并出城安抚城内外先零羌帐落羌民，索湛、阳逵带其余人马奋力追赶羌王零谷。
东军：
韩奚一百汉骑和韩仁五千羌骑先杀向富平县东部。
郝宽五千胡骑迟到灵州县县城东门外，这里战事已平息。郝宽为报先仇，大肆放纵部下屠杀先零羌羌民，抢掠生畜和妇人。郝宽部将刺死先零羌部落首领零东。
韩析带兵赶到，见胡骑杀红了眼，自家兵少，不敢上前阻拦。
郝宽留下五百骑看守战利品，带领主力南下。
阻援军：
阎杰的五百兴国氐骑和一千五百胡骑、彭析二千胡骑、迷虎五百羌骑、饿何俾五百羌骑、杨浚五百氐骑、迷贵五百羌骑、烧戈颓五百羌骑、柯列五百羌骑、迷瑞五百羌骑、伊德一千胡骑、金方四百胡骑、伐同伏四百五十羌骑、蛾遮璠六百五十羌骑，合计一万零九百骑，在北地郡中部扎营，可能由于联军太过迅猛，消息尚未传到泥阳县，故还未遇到马腾的第一批援军。
阎杰有抢大功之念，擅自做主，未按原计划去拿下五街城、昫衍城，而是带着一万多骑直接扑向泥阳县。
南军：
军师成公英分兵二千骑攻打富平县县城南门，亲率剩余的九千一百骑北上攻击灵州、富平二县中间的丁奚城的南门。
先零羌将领零贺、零布、零尾、零格各率一千五百骑冲出丁奚城南门，阵尚未稳就立刻发动冲锋。
成公英先放出六千骑反冲锋，双方战马碰撞在一起，死伤惨重。先零羌骑十分彪悍，联军冲在前部的卢水胡死伤惨重。
丁奚城尚有八百守军，守将都尉零舒接纳零谷从北门入城。
成公英见敌已疲，于是放出尉迟延嘉铁骑三千，先零羌骑兵片刻间纷纷被铁骑挑下马去。
韩奚一百汉骑和韩仁五千羌骑从东边赶来，直接冲击零贺等军的左翼。
先零羌左翼似乎大乱，四散开来，韩仁军冒进，零尾、零格突然回身夹击，韩仁军受重创，韩仁拼死不退，毕竟人多，将零尾、零格击垮撤走。
尉迟延嘉趁势突进，刺死校尉零布；尉迟铁挑死校尉零贺；韩铜杀死参军零耳；韩祥杀死都尉零伏；韩浚射死都尉零丸；韩哲刺死都尉零