忽必烈接受了他的建议，于是谕令左丞李庭等人带着汉军，充当前锋。到了撒儿都鲁地方，见前面尘飞沙起，知道是叛兵到来，便下令布阵，列马等待。乃颜军队号称有十万，前哨的头目名叫塔布台，随后的头目名叫金嘉努。乃颜自己率领中军，疾驰而来。忽必烈麾军与他们交战，厮杀了一日，不分胜败。天晚的时候，双方各自收兵。
次日，忽必烈督军再次挑战，乃颜坚守不出，忽必烈只好回军。两边相持数日，彼此没什么动静。司农卿铁哥向忽必烈献计道：“乃颜不肯出战，分明是有意屯兵，也想等待我师疲劳，才来邀击。我们如果和他相持，正中了他的诡计。现在请求布下一个疑阵，以搅乱敌军之心，令他自行退去，才可用奇兵制胜。”忽必烈变问如何设计？铁哥附耳道：“如此如此！”忽必烈大喜，依计行事。
乃颜虽然坚守不出，但是每日派人侦探元军的情况。一天夜里，他得到侦骑的报告，说是忽必烈坐着胡床，张着大盖饮酒，态度很是从容，旁边还有大臣陪着，很是闲适，莫非准备长期驻扎不成。乃颜忙与塔布台等人商议，塔布台说道：“忽必烈如此闲暇，一定是兵粮足够。我们如果和他长久相持，反而受他牵制。我们不如连夜退去，回去据险扼守罢了。”乃颜听了他的话，也因而心动，便令部众悄悄退走。部众得了命令，巴不得立即回去，顿时收拾行装，全营顿时忙乱不堪。
此事却被李庭探知，当即请求忽必烈发令。他带着十多个敢死之士，拿着火炮，连夜进入敌阵。乃颜的部众正要退走，不料炮火射入，声如震雷。到了此时，大众无心恋战，当即一哄儿逃散。李庭于是率领汉军奋勇追击，接着玉昔帖木儿所领的蒙古军也随即出来追杀，如虎逐羊。
汉军一向被蒙古军队轻视，因此格外猛厉，要显一些威风。蒙古军见汉军奋勇，自然也有了争功的思想，顾不得什么情谊。何况此时已得胜仗，于是乐得乘势追赶，杀个爽快。乃颜的部众确是晦气，走到东边，遇着汉军。跑到西边，就碰着蒙古军。加上黑夜迷濛，分辨不出道路高低，就是幸免于锋刃，也因心慌脚乱，随地乱倒。
塔布台受伤而死，金嘉努不知去向。乃颜抱头乱窜，逃了数里。他担心被元军赶上，气喘吁吁地纵马急逃。不料道路崎岖，猛觉得一声崩塌，他的坐骑陷入了泥淖中，将乃颜掀翻地下。他的残众只管自己逃命，那管他的死活。于是元军追到，将乃颜生擒活捉。叛逆不道的罪犯，自然不能保全性命。他被枭首以后，还要被分尸。
忽必烈班师而回，很快到了燕京。忽然辽东宣慰使塔出飞马上奏，说是乃颜的余部失都儿等人进犯咸平，请求朝廷迅速派出援军。忽必烈于是令皇子爱牙赤领兵万人，疾驰去增援。当时咸平东北一带的人，大
多数和乃颜有勾结。塔出恐怕他们蔓延，急忙带领麾下十二个骑兵，星夜前去。他沿途征集了数百人，直抵建州。刚好遇到失都儿的前军，约有数千人，头目上大撤拔都儿，来攻塔出。塔出毫不畏怯，当先冲阵，麾下数百人，也各自为战。他们以一当十，把大撤拔都儿杀退。
塔出两次中箭，仍然指挥自如，和没有中箭一般。忽然他得到侦报，叛军从小道西出，准备袭击皇子爱牙赤的军队。于是他又调兵一千名，绕道拦截。到了懿州附近，与叛军帖古歹所部相遇。两阵对圆，只见帧古歹手拿旗帜，指挥众人，意气扬扬。塔出张弓搭箭，飕的一声，羽箭穿入敌阵，不偏不倚地射入了帖古歹口中，顿时坠马身死，余众不战自溃。
塔出趁机追到阿尔泰山，方才收兵。他到了懿州后，百姓焚香罗拜道旁，涕泣说道：“非宣慰公到此，我们都没有活命的机会了！”塔出急忙下马，安慰道：“今日我们逐走叛军，上赖皇帝洪福，下赖将士勇力。我有什么功绩，有劳你们如此敬礼？”他于是遂慰谕众人，令他们回去；一同时上奏告捷。忽必烈大喜，当即下诏嘉奖，赏他明珠虎符，蒙古兵万户，皇子爱牙赤也引军而回。可是乃颜的残部，依然没有被歼灭干净，海都又屡次进寇和林。于是忽必烈令皇孙铁木耳、右丞相伯颜，出镇和林。
这乃颜的余部头目是火鲁孙及哈丹等人，经常攻掠边郡。经过皇孙铁木耳北巡，派遣都指挥土土哈等人击破了火鲁火孙，又战胜哈丹，收复辽左，设置东路万户府，至此西北才稍为安定。哈丹虽然屡次扰边，都被守兵击退。海都屡次进寇和林，伯颜还没有出发。忽必烈就命皇孙甘麻剌，他是铁木耳的长兄去征讨。他会同宣慰使怯伯等人一同攻击海都，又命土土哈移军接应。
怯伯表面服从甘麻剌，暗中却和海都勾结。大军到了航爱山的时候，怯伯就带着海都的部众，来攻击甘麻剌，把他困在垓心。甘麻剌左冲右突，却不能脱身，心中焦急万分。幸好土土哈率军杀到，突入围中，把甘麻剌救了出来。土土哈令他先走，自己率军断后。敌任不肯放弃，都跨马追来。土土哈挑选精锐士卒，在山中埋伏。等追军靠近，先与他们交战，然后假装不敌败走，引诱敌军进山。接着令伏兵一律杀出，敌兵腹背受敌，几乎败溃。敌军辛亏人数众多，分队抵敌。双方大杀了一场，敌军究竟有输无赢，只好夺路逃去。