闪回结束，两军就此交锋。
陈庆之久攻荥阳城不下，又见魏兵四集，遂对部下诸将说道：我等自离建康到此，沿途屠城略地，诸公皆杀魏国平民无数，与元天穆乃是不共戴天仇敌。今我只有七千人，敌有三十余万，若是就此退兵，魏军自三面兜截而来，如何逃得？且我等皆为南军，不能与北人骑兵在平原交锋，其势甚明；今宜破其城垒以守，等待天子发兵来援，方为万全之策。诸公且勿自相猜疑，宜听我令而行。
诸将听罢，因前番有七千破七万战绩，皆信主将之能，于是齐声应诺，再无二心。
陈庆之见诸将齐心，知道可与魏军决战，于是上马引军出营，亲自擂鼓攻城。
只一通鼓罢，梁军勇士宋景休、鱼天愍率先登上城墙，梁军相继而登，继而夺其城门，放下吊桥。陈庆之急率中军一涌而入，于是攻占荣阳，俘虏守将杨昱。
元天穆等诸路兵马皆至，分别领军前来围城，水泄不通。
陈庆之乃留六千军士守城，自率三千精骑出城背池而战，复又击破魏军围攻。
魏将鲁安在阵前倒戈投降，元天穆、尔朱兆等皆弃其众，独自带领从骑逃跑。陈庆之乃尽驱魏军散众，收缴散弃辎重以充荥阳储备，得牛马谷帛不可胜计。
在城中歇兵五日，陈庆之旋即进攻虎牢。尔朱世隆不敢接战，弃城而逃，梁军遂俘魏东中郎将辛纂，继而进逼京师洛阳。
魏孝庄帝元子攸闻报虎牢关失守，大惊失色，见京中已无可用之兵，为避陈庆之锋芒，被迫撤出洛阳，逃至长子。
北海王元颢遂入洛阳，临淮王元彧、安丰王元延明率百官出降。元颢登临太极殿，改年号为建武，大赦天下，以陈庆之为侍中、车骑大将军，其余北魏旧部升赏有差。
不久上党王元天穆、王老生、李叔仁又率兵四万攻克大梁，并分遣王老生、费穆进据虎牢，刁宣、刁双兵入梁、宋。
陈庆之闻知，率军东出洛阳掩袭，兵锋所到之处，魏军复不堪一击，望风皆降。
元天穆为陈庆之所逼，打算北渡黄河，便对行台郎中、济阴人温子说道：公想去洛阳，还是随我北渡黄河？
温子答道：今因虎牢失守，天子才如此窘迫。元颢新