靖江王正准备攻占此城，休整一下，补充给养，却和黑火汗派来的一万骑兵不期而遇。
原来北元肃王吴纳失里从哈密逃出生天后，带了一千多人来到别失八里，向素来不和的黑火汗求救。
黑火汗听说大明已经攻占哈密后，心里大惊，一面加强南边的吐鲁番和大坂城的防守，一面向东边的巴里城增兵，同时向帖木儿火速告急。
大明和帖木儿汗国之间的战略平衡最终因为明军攻陷哈密、进逼察合台汗国而被打破了。
因为没有战车的掩护，靖江王决定以攻为守，让张斧首先带领两营骑兵远远骚扰蒙古骑兵的侧翼，利用火枪的射程优势杀伤蒙古兵，并激怒对方追赶。
察合台军果然从左右两翼各派一千骑兵进行反击。
明军长枪兵乘机摆开正面防守阵势，盛宣率两营步兵迅速在两侧构筑阵地。
蒙古带头的将领开始看明军有战马上万匹，倒也谨慎，并没有急于出战。
经过侧翼和明军骑兵交锋，他们发现明军骑兵其实好像并不多，大部分人明军留在原地结阵，还有人在看马桩。
原来只是一帮只会骑马的步兵。
察合台汗国以前和明军几乎没有交过手，并不知道明军步兵的厉害，剩下的八千骑兵一下子都压了过来，结果遭到明军火箭的密集射击。
蒙古骑兵阵型太过密集，还没贴近明军阵地，人员就纷纷落马，加上战马惊慌失措，相互挤撞践踏，一下子伤亡过千。
逃到远处的骑兵也是惊魂未定，以为明军是施展什么妖法，半天不敢再次进攻。
一个时辰后，前去驱赶明军骑兵的蒙古骑兵也回来报告说，这明军十分狡猾，放几枪就跑，根本无法近身，自己反而损失了两百多。
僵持到天黑，明军的步兵阵地越来越稳固，又是拒马、又是壕沟、又是铁丝网，明军骑兵也带了些水回到了阵地。
蒙古骑兵不擅长夜战，只好悻悻而退，也没有走远，就在二十里外扎营。