佑的叛軍展開會戰。崔乾佑在險要之處埋下伏兵，哥舒翰和田良丘乘船在黃河中流觀察敵軍陣勢，看到崔乾佑的兵力稀少，就催促各路大軍進軍。王思禮等人率領五萬精兵作為前鋒，龐忠等人率領十萬餘兵馬緊隨其後，哥舒翰親自率領三萬兵馬登上黃河北岸的高地督戰，擂動戰鼓為大軍助威。崔乾佑出兵不過一萬人，士兵們三五成群，分散排列如同天上的星星，陣型有的稀疏有的密集，士兵們有的前進有的後退，官軍看到叛軍這般模樣，都忍不住嘲笑他們。崔乾佑則將精銳部隊嚴密部署在陣後。兩軍剛一交戰，叛軍就放倒軍旗，假裝要逃跑的樣子，官軍見狀放鬆了警惕，不再嚴加防備。沒過多久，叛軍的伏兵突然殺出，叛軍憑借居高臨下的地勢，滾木礌石齊下，官軍死傷慘重。道路狹窄，官軍士兵擁擠不堪，長槍長矛都無法施展。哥舒翰命令用蒙著毛氈的戰車駕著戰馬作為先鋒，想要衝破叛軍的陣地。到了中午時分，狂風驟起，刮起了猛烈的東風，崔乾佑趁機命令數十輛裝滿柴草的戰車堵塞在毛氈戰車的前麵，然後縱火焚燒，濃煙烈焰漫天蔽日，官軍被熏得睜不開眼睛，陷入混亂之中，士兵們自相殘殺，還以為叛軍在濃煙裡，紛紛聚集弓弩手盲目射擊。到了傍晚時分，官軍的箭已經射光了，才發現濃煙裡根本沒有叛軍。崔乾佑派遣同羅部落的精銳騎兵從南山繞到官軍後方發動襲擊，官軍腹背受敵，頓時驚慌失措，陣腳大亂，不知道該如何防禦，於是徹底潰敗；士兵們有的丟棄鎧甲逃進山穀躲藏起來，有的互相推擠著掉進黃河淹死，戰場上哭喊聲、廝殺聲震天動地，叛軍則乘勝追擊。官軍的後軍看到前軍大敗，也紛紛潰散而逃，黃河北岸的官軍看到這種情況，也跟著潰散了，轉瞬之間，黃河南北兩岸的官軍就逃了個精光。哥舒翰隻率領麾下一百多名騎兵突圍逃走，從首陽山以西渡過黃河，逃回潼關。潼關城外事先挖了三道壕溝，溝寬都有兩丈，深有一丈，逃回來的官軍士兵和戰馬紛紛掉進壕溝裡，很快就把壕溝填滿了；剩下的士兵踩著溝裡的人馬才得以渡過，最終逃進潼關的士兵隻剩下八千多人。辛卯日，崔乾佑率軍進攻潼關，將潼關攻破。
哥舒翰逃到關西驛站後，張貼告示召集潰散的士兵，想要重新堅守潼關。蕃將火拔歸仁等人率領一百多名騎兵包圍了驛站，進入驛站對哥舒翰說：“叛軍已經追過來了，請元帥趕緊上馬逃走。”哥舒翰上馬走出驛站，火拔歸仁率領部下叩拜在地說：“元帥您率領二十萬大軍出征，一戰就全軍覆沒，還有什麼臉麵去見天子呢！況且元帥您難道沒看到高仙芝、封常清的下場嗎！”哥舒翰堅決不肯，想要下馬。火拔歸仁就用繩索把他的雙腳捆綁在馬腹上，對於那些不肯投降的將領，也都一並捆綁起來，押著向東而去。恰逢叛軍將領田乾真率軍趕到，於是哥舒翰等人都投降了叛軍，被一起押送到洛陽。安祿山見到哥舒翰後，嘲諷他說：“你過去常常看不起我，現在你覺得我怎麼樣呢？”哥舒翰趴在地上磕頭求饒說：“臣有眼無珠，不識陛下是天命所歸的聖人。如今天下還沒有平定，李光弼在常山，李祗在東平，魯炅在南陽，陛下如果留臣一條性命，臣就寫信去招降他們，用不了多久他們就會歸附陛下。”安祿山大喜，任命哥舒翰為司空、同平章事。又對火拔歸仁說：“你背叛自己的主帥，是不忠不義之人。”下令將他斬首。哥舒翰寫信招降各路將領，將領們都回信斥責他的背叛行徑。安祿山知道招降沒有效果，就把哥舒翰囚禁了起來。潼關失守之後，河東、華陰、馮翊、上洛等地的防禦使都紛紛棄城逃走，各地的守軍也都潰散了。
當天，哥舒翰的部下前來長安告急，唐玄宗卻沒有及時召見他們，隻是派遣李福德等人率領監牧兵趕赴潼關增援。到了傍晚，原本應該從潼關傳來的平安火遲遲沒有出現，唐玄宗這才感到恐懼。壬辰日，唐玄宗召集宰相商議對策。楊國忠因為自己兼任劍南節度使，早在他起兵反叛時，就命令崔圓暗中儲備物資糧草，以防備自己有朝一日需要逃往蜀地，到這個時候，他首先提出了逃往蜀地的計策。唐玄宗同意了他的建議。癸巳日，楊國忠召集文武百官在朝堂上商議，他自己驚慌失措，痛哭流涕；詢問百官有什麼退敵的計策，百官都隻是唯唯諾諾，不敢發表意見。楊國忠說：“早在十年前就有人告發他反叛，但是朝廷上下都不相信。如今發生這樣的禍事，並不是宰相的過錯。”朝會結束後，長安城中的百姓驚慌失措，四處奔走逃難，街市之上一片蕭條。楊國忠派韓國夫人、虢國夫人入宮，勸說唐玄宗儘快逃往蜀地。
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