第二天黎明，韩信率汉军剩余将士浩浩荡荡直扑赵军大营而来。陈馀听说汉军竟然背水列阵，心中不禁窃喜，觉得韩信是浪得虚名，连兵法都不懂，自断后路，怎么可能是自己的对手！他立即命令赵军倾巢出击，彻底消灭来犯之敌。
陈馀自动放弃了深沟壁垒的地利优势，哪里知道此举正中了韩信的诱敌之计。
刚开始，汉军的确被杀得丢盔弃甲，溃散而逃。就连韩信也被乱军裹挟，狼狈如丧家之犬。陈馀大喜过望，认为生擒韩信的时机就在眼前，率领赵军紧追不舍。
南北流向的绵蔓河，东西流向的井陉水在井陉关前近似直角交汇。在这两河之间，自然形成了一片状如半岛的平坦地带，其正面正好朝向赵军营垒所在的东南方向。
本来，赵军居高临下，占尽了防守之利。如果陈馀谦虚谨慎，坚守不出，那么此战胜负实未可知。也许韩信带着三万人打一辈子也攻不进井陉口。但赵军如果跑到两河之间的半岛平坦地带与汉军交战，就完全丧失掉地利上的优势。因此，这片滩涂是韩信梦寐以求的理想战场。而韩信大张旗鼓地暴露主帅身份，更为诱陈馀下山添了一块重码。
养军千日，用在一时。可是韩信手下尽是新兵，他们平日缺乏锻炼，也没有经历过战场的考验。如果在宽阔平地上列阵而战，一个照面便要被陈馀手下的精兵击垮。韩信就是要把这些新兵置之于死地，用死亡带来的恐惧激发起他们求生的意志，从而爆发出巨大的战斗力。所谓“陷之死地而后生，投之亡地而后存”。
有了“人和”，还需有“地利”。背水而战使人数上劣势的汉军无须考虑来自侧翼和后方的威胁，而人数上占优的赵军也无法发挥人数上的优势，“倍而围之”，只能在一个有限的空间上“一比一”的较量。而韩信的手里却多出了两千决定战局的迂回骑兵。
此消彼长之下，双方的胜负之算已经大大不同。
两军交手之后不久，陈馀就尝到了韩信背水阵的真正厉害。那些原本不堪一击的汉军新兵突然个个勇力倍增，有如地狱杀出的恶鬼，而反观己方，因为人数太多，组织失度，竟然而反观己方，因为人数太多，组织失度，竟然在狭小的战场上互相拥挤、推搡踩踏——前面的赵军仓促中与汉军厮杀，而后面的人只能睁眼看着！
久攻不下，而己方的伤亡远远超过对手，见势不妙的陈馀决定先行收兵，再图破敌良策。出乎意料的是，返巢的他突然发现自己的大营竟然遍插红旗，一时六神无主，不知如何是好。
锐气已失的赵兵立即发现自己进退维谷，处境堪虞，很快失败和死亡的阴影笼罩了无家可归的赵军，每个人的脸上都染上了灰色的慌乱。于是，赵军崩溃四散，徒叹奈何的陈馀也只得自顾自地逃命而去。
汉军见赵军溃逃，士气大振，立即乘胜追击。赵军在汉军凌历的攻击下越发不可收拾，一败涂地。陈馀在泜水（今河北魏河）被斩杀，赵王歇和曾向陈馀献毒计的李左车被汉军活捉。赵国，从此划入刘汉的版图。
此后，汉军进可攻燕、齐，如若成功拿下两地，项羽将被进一步孤立。所以井径之战规模虽小，在楚汉之争的进程中却有着战略性地位。
韩信收拾了赵国，礼贤下士赢得了李左车的投诚。在李左车的建议下，韩信派舌辩之士出使燕国，兵不血刃就让燕王臧荼投降。韩信派使者快马加鞭将捷报送至刘邦驾前，并为张耳请封赵王，得到了刘邦的批准。
韩信那边打得有声有色，刘邦这边还在每日与围城的项羽军干耗，耗费钱粮、人马无数，除了得了一个被楚将龙且打得落花流水、前来投靠的光杆司令英布之外，毫无进展。刘邦愁啊，愁得头发一根根往下掉。怎么才能扭转局面呢？