那支三千人的骑兵便是赵累麾下大将李敏、田侯所率领的三千骑。原来赵累故意慢行，吸引公孙晃的注意力，实际却早已命李敏、田侯率领骑兵，携带七日干粮，日行百余里赶到辽隧，协助牵招破了柳远之军。
自此，阻挡牵招大军前进的阻碍被一扫而空，牵招大胜一阵，夺取粮草军资无数，当下尽起大军往襄平而来。
赵累收到消息，也自拔营而起，继续北进，两军汇集于襄平城下。
牵招麾下骑兵众多，马匹极为富余，分兵用马车从辽隧、辽西运粮，大军再无并无缺粮之虞。
当下赵累、牵招开始建造营垒。然而此时辽东再次飘起了大雪，泥土冰冻，难以挖掘，木桩也很难钉进地里去。赵累无奈，只得连夜烧水化雪，浇筑冰墙，一夜造成冰城一座。
随后赵累开始准备攻城。辽东军中并无石炮、大黄弩等利器，因常年与高句丽、獩陌等攻城能力极弱但机动性却较好的异族交手，为了克制敌军的陌弓，辽东军中大批量装备了强弩、长弓和小圆盾，但对于移动不便的大型军械却看的不重，军中连蹶张弩都极少。
赵累将麾下三十具石炮，五十架大黄弩，一千五百张蹶张弩在襄平城下一百五十步的距离上一字排开，照准城头覆盖射击，在这个距离上，蹶张弩能射到城头，石炮和大黄弩更是能直接将石弹和弩箭射进城中。
如此连攻了两日，城内守军死伤惨重，似这般只能挨打，却无法还手，极为伤损士气，城内军心顿时无比涣散。
此时，驻兵安市等着截杀赵累撤退之军的公孙渊闻听辽隧被汉军攻破，赵累、牵招挥军围了襄平，猛烈攻打，顿时大惊失色。当下与阳仪、柳毅等人商议道：“如今辽隧被攻破，囤积在那里的十万石粮草尽皆被汉军夺去，他们已经不缺粮了。襄平被敌军围攻，倘若被攻破，我等守在安市这里也于事无补。我欲尽起兵马回救襄平，你们以为如何？”
阳仪、柳毅自无异议，当下公孙渊连夜撤离安市，往襄平进发。城外的卫毅闻讯，即挥军夺了安市城，随后徐徐往北，朝着襄平东面而去。
此时赵累用弓弩石炮连攻了襄平城七八天，城中每日都要死伤数百人。全无还手之力，所有军民都十分慌乱。那公孙渊早从斥候处收到消息，知道若不能毁了汉军的石炮和重弩，那么襄平城终究是守不住的，当下提前与城中的公孙晃联络，定下里应外合之计。
当日赵累正挥军攻打城池，公孙渊突然领兵杀到，直往赵累之军的背后冲来，与此同时，公孙晃也在城头督战，命守将宿舒、孙综、王赞等人领兵杀出，欲要趁机捣毁汉军的石炮和重弩。眼见辽东军两面夹击，牵招之军多是骑兵，不及掉头，当下在赵累的旗语指挥下往前冲锋，抵挡从城中杀出的宿舒、孙综、王赞等兵马。如此一来，护卫赵累步军的骑兵尽皆前突，军阵陡然显得薄弱了起来。
公孙渊见状大喜，眼见前方重弩方阵的后面仅有三千余步军保护，其左侧虽还有李敏、田侯的三千骑兵，但此时却仍在掉头之中，而右侧的三千步兵虽打着汉军旗号，但看衣甲却仍旧是辽东军的装束，公孙渊认得那是叛将韩起、韩忠、柳浦的兵马，心下虽十分愤恨，却也对这支新投汉军的兵马不以为意。
当下公孙渊大催兵马，直往赵累的中军冲去，前锋五千骑兵尽皆呼喝着，以一往无前的气势冲锋。
冲到汉军身前百步时，汉军仍旧岿然不动，八十步，汉军仍旧没有动作，六十步，汉军还是没有动作。不少辽东骑兵大喜，都认为对面的汉军必定是被吓傻了，当下放心前冲。
直至四十步时，就见汉军前排的盾枪兵突然大喝一声，整齐地蹲下地去，露出后面排列整齐的三排弩手。
那是整整二千四百名连弩兵，众弩兵纷纷端起弩机，照准冲来的辽东骑兵怒射，三段击的弩兵射法提供了连绵不绝的箭雨，只听弓弦震响之声响成一片，箭矢破空之声呼啸而过，密集的箭雨倾泻入辽东军中，将辽东骑兵的冲锋之势硬生生地遏制在了三十余步的地方。
一时间人仰马翻，人惨叫、马悲鸣之声响彻战场，鲜血飞溅而起，片刻之间，倒伏的人马尸体就在汉军军阵之前堆积了三四尺高，惨烈的画面让敌我双方都震骇不已。
眼看着骑兵一排排宛如送死一般栽倒在地，却根本冲不到汉军阵前三十步的距离内，后续的辽东军尽皆被震慑的心胆俱裂，公孙渊骇然之下，竟忘了收兵，还是众军被尸体所阻，又心惊之下自发地停了下来，公孙渊这才回过神来，当下大声喝令众军后退。
然而此时想退却又哪有那么容易？早已调转了马头的李敏、田侯所部三千骑兵已经在赵累的催促下呐喊着杀了过来，此时辽东军心急撤退，军阵散乱不堪，全无抵抗之力，被李敏、田侯从后掩杀，大获全胜。
公孙渊麾下一万二千骑步军，被连弩射死二千余人，自相践踏而死的也有千余，其余被李敏、田侯一番追砍，死伤数百，其余兵马见逃不脱了，纷纷争先恐后地跪地请降。
赵累收降了辽东军近七千人。公孙渊仅只带着不到二千骑兵从其他城门逃进了襄平城中。
公孙晃见战事不顺，也失望地收兵回城。
赵累见状却不以为意，当下整顿兵马，随后写了劝降书命士兵将之射入城中，明言城内军民百姓，只要立即各自归家，不再相助公孙晃、公孙渊守城，则既往不咎。若能开城投降抑或是绑缚斩杀公孙晃、公孙渊投降，则必得重赏。
只傍晚时分，赵累又在大黄弩的箭头之上绑缚了油布，造成火箭，一举射入城中，引发了城内一场火灾，再次给了城中极大的压力。
在这种情况下，襄平城中所有人都被吓破了胆，都知道城池已经守不住了，公孙兄弟必定是败亡在即，当下城中将校多暗中串联，欲要投降。
柳远、柳毅父子见大势已去，思及自己家大业大，不愿意为公孙晃陪葬，当下率先打开西门投降，汉军顿时鱼贯而入。公孙晃、公孙渊闻知，急忙领着亲信开东门而逃，欲要逃往乐浪继续坚守。
赵累、牵招分兵追杀，将阳仪、宿舒、孙综、王赞等人尽数斩杀。公孙晃、公孙渊带着家眷逃到襄平城东五十里处，被早已领兵等在这里的卫毅堵住，一阵乱箭，将二人及其家眷尽皆射死。