汉军顺利越过了星碛山，进入西域境内戈壁大漠上向北疾进，白山以南的南呼衍部仍浑然不觉。作为一次战略性的突击行动，远征军已经掌握了先机。
阴历十一月二十日入夜后，经过四个昼夜的急行军，汉军前军在波绍的斥候营向导下，已经绕过白山山脚，顺利进入疏榆谷峡谷东口（注：即今伊吾县一带）。前军主将耿秉下达了预备命令，“加速前进，前军准备突击！”
屯骑校尉陈睦的重骑营顺着一条河流（注：即今伊吾河）当先进入峡谷，军司马战寿则一马当先，向峡谷深处冲去。天亮前，前军到达盐池（注：即今托勒库勒）时，与一支南呼衍巡夜骑队遭遇，黯淡的夜色中对方见有大军来，便问口令。战寿也不搭话，汉军一拥而上，将这二十余骑歼灭。
接着，重骑营又于途中派出小队，袭击并控制了位于口门子峡谷内的北匈奴驿置！
陈睦挥师西进，大军马不停蹄，于第三天夜间寅时过半接近蒲类城。夜色中，城门前高挂的大灯笼在小雪中摇摇晃晃、隐约可见。
“点火！”前敌大将陈睦怒声发令。点火的命令也是攻击令，当三堆篝火熊熊燃烧起来时，陈睦的重骑营、孙彪的越骑营已向蒲类城西的城西大营发起凌厉攻击！
耿秉前军已袭营，窦固闻前军已经举火并加速攻击前进，便挥动中军的渠耆屯骑营、刘莱汉骑营迅速向大营冲杀。刘张的后军最后来到战场，后军各营也随即加入战场。
左鹿蠡王至白山南伊吾庐会晤呼衍王，会商白山防守大计，此时仍在山南。没有人想到汉军会来得这么快，左鹿蠡王麾下的铥蝇与杆兜儿二位猛将都未想到汉军会先袭疏榆谷。正后半夜酣睡之时，汉军潮水一般铺天盖涌入大营，旋即营中杀声震天，火光四起，二人出帐一看，已经到处都是汉兵，到处是哀嚎和惨叫声。
眼看大营已破，大团大团的北匈奴士卒正顽命地向北溃逃进黑暗中，刚到战场的一彪汉军正鼓噪追去。铥蝇与杆兜儿知已无力回天，慌乱中便率数千人不顾一切地杀出重围，向西边的西山峡谷方向溃去。
骑都尉刘张的后军来得晚了点，他见大量的北匈奴人已开始向北溃逃，而大营内的鏖战已分出胜负，便亲率岑遵的屯骑营、任隗的越骑营向北追击。
老将岑遵是光武帝刘秀麾下大将岑彭长子，岑彭阵亡后，岑遵嗣封细阳侯。汉明帝刘庄继承父皇“退军功、用文臣”国策，功臣子弟中能者，一般在边郡任要职。岑遵永平中因军功迁屯骑校尉，一直在刘张麾下作战，功勋卓著。
任隗是云台二十八将之一的阿陵侯任光孤子，永平年间，先为奉朝请，后历任羽林左监、虎贲中郎将、长水校尉。并以长水校尉衔入刘张军中，领越骑营。
越骑营与屯骑营互相策应，一路向北疾追！
他们越过沼泽地，第二日晌午时分刚到达北山山口，忽然山口“轰”地一声炮响，两边的丛林内涌出一彪人马，将大团的北匈奴人挡住去路，紧接着一阵密集的弩雨，便覆盖了拥挤成一团的溃兵。匈奴人已经草木皆兵，此时这一彪军结成紧密环阵，如一道城墙，矢石如雨，匈奴人退路被阻断。
原来，这支人马正是徐干、祭参率领的二千名别部刑卒，此时他们已经扎住了袋口。
……
徐干与祭参带着别部隐藏在北山的山巅牧场里数日，山下无人上山来，此时别部不敢大意。山巅风大寒冷，别部在刺骨的寒风中躲在马架子屋或帐蓬内，士卒们宰杀羊群，在炭火上烤肉就食，定时喂食战马，始终保持着高昂的斗志。
天又黑了下来，波绍派来的斥候通报，都尉的大军将于当天夜里到达疏榆谷。别部从徐干到刑卒，闻报都兴奋不已，徐干迅速命全军作好攻击准备。
约二更天，徐干命全军饱食一顿后，顺着向西的峡谷，悄悄潜下山来。他们刚将疏榆谷通向三塘驿的峡谷截断，蒲类城方向，火光已经熊熊而起，大战打响了！