兀良哈人果然中计，误认为明军主力已经撤离，一哄而上抢夺辎重。伏兵等待敌人进入埋伏圈之后，马上跃起用火器射击，同时，朱棣也亲率精兵杀回。兀良哈人大乱，人马陷入淖泥中，除数十人成为俘虏之外，其余全部阵亡。

神机营在这次北征中使用火器的一些战术，例如先以少数骑兵诱敌，等到敌人大队人马反击时进入火器的射程之内，再用火器射击等等，在后来与蒙古诸部作战中反复使用。

前文已经提到朱棣在“杀胡城”作出了分兵的决定，令清远侯王友、广恩伯刘才率领一部分军队返回开平。王友、刘才率军回到禽胡山附近时，为了躲避鞑靼知院失乃干的3000部队而绕道应昌，结果导致一些明军士卒因缺粮而饿死，事后，王友、刘才的避战行为受到了朱棣的严责。

朱棣率主力在广漠镇一带班师时，也不再经原路回师，而是折向西南，经过兴安岭的永宁戍、通川甸等地回到开平，7月17日，回到北京，朱棣在绕道回师的途中同样出现了缺粮的情况，明军用俘获的牲畜来应急。朱棣还让将士互相赊粮，并承诺回到关内之后由官方代为偿还，幸好在途中，英国公张辅及成安侯郭亮及时运来粮草予以接应。

明军最初制订的计划是沿着进军路线回师，并预先在进军时沿路筑城贮粮（例如平胡城），目的是为返回作好准备。但后来战局的变化致使不能按照既定计划沿着原路退兵（两路军队均绕道回师）。所以，朱棣回到开平时，不得不令都督张远等人重返平胡城，把贮存在该城的粮食运回，他吸取经验教训，在后来几次出征塞外时主力基本上都是按原路回师，充分利用进军时在沿路预先贮存的粮草，尽量避免出现缺粮的情况。

朱棣首次北征历时3个多月，纵横二三千公里，虽然未能全歼鞑靼军队，却扫荡了其在斡难河、胪朐河一带的根据地，促成了鞑靼内讧，致使大汗本雅失里在逃亡途中被瓦剌杀死，而太师阿鲁台也在其后称臣朝贡，算是有些成绩，但是战争还远没有结束，只是暂时进入了休战期。