夜已经很深了，王寻﹑王邑吃了败仗，心里正恼火，突然接到探马来报：城西水上出现汉军。王寻、王邑二人对视一眼，有些意外，却并不担心。他们很清楚汉军的人数，夜晚来偷袭，前来的汉军肯定不多。王邑、王寻连日受刘秀的气，正想找机会宣泄一下怒火，遂决定亲自前去狙击。他们知道汉军人数不多，又担心州郡兵失去控制，遂下令各营勒卒自持，没有命令不得擅自出兵，自己点了一万官兵前去迎战。

本来王邑、王寻想挽回败局，却忽略了“兵贵精不贵多”这一原则，他们率领着连日攻城疲惫不堪且又吃了败仗的一万士兵，遭遇的却是三千士气正旺，以一当十的汉军勇士。狭路相逢勇者胜，新军很快就崩溃了。

新军其余的部队，由于王邑、王寻的命令，全都各自把守阵营，不敢轻举妄动。这样，王邑、王寻唯一具有的人多的优势就根本体现不出来了。刘秀率领汉军，奋勇冲击，一鼓作气打垮了王邑、王寻的部队，并在乱军之中斩杀了王寻。王寻被斩杀后，王邑则弃军而逃，莽军各部队失去了指挥中枢，立即混乱，再也无法组织反击了。

新军本就是一盘散沙，也不知道敌军有多少人，王邑逃跑后，部队开始溃散，兵败如山倒，早就没有了战斗的欲望，溃败的恐慌顷刻瓦解了官兵的士气。

一直在昆阳城头指挥守城的王凤、王常看到刘秀所率的敢死队击溃了敌人的中军，他们也豪气顿起，城中官兵和百姓连日来承受了太多的压力和恐惧，这时全都一股脑发泄出来，大家挥舞着兵器喊杀着冲出城门，内外夹攻新军。

新军守营的大将巨无霸，为了挡住刘秀军的进攻，赶着野兽出战了。谁知这时，偏偏天公又来凑热闹，骤然间狂风大作，天地顿时昏暗起来，接着雷电交加，大雨倾盆而下，河水暴涨。野兽最怕雷声，不听指挥，四处狂奔起来，竟反冲向自己人，新军更加乱了阵脚。巨无霸也管不住这些野兽了，只能任其踩踏。

在刘秀所率大军以及昆阳守军的夹击下，王邑的几十万大军迅速土崩瓦解。溃逃的新军士兵相互推挤踩踏，死伤无数。新军士卒一路奔逃，混乱中掉入水里淹死的人不计其数，滍川被尸体堵塞得几乎断流。王邑、严尤、陈茂等人在少数精锐禁军的护卫下，踏着死尸渡河才勉强保住了性命。王邑率领千余残兵逃回洛阳，新莽朝廷上下陷入了一片恐慌之中，王莽将自己全部的筹码都输光了，新莽王朝的末日快要到了。大战后的刘秀指挥汉军收拢队形，收缴新军在昆阳城下所有的辎重物资，财物珍宝数不胜数，汉军运了一个多月都没运完，剩下实在搬不走的被汉军就地焚烧了。昆阳一战，全靠刘秀指挥得当。刘秀解围昆阳的威风，甚至盖过了他哥哥刘縯攻占宛城的战绩，至此刘秀终于摆脱了哥哥刘縯的阴影，真正展露了头角。