为了独占扶余川各城池的财物，薛仁贵决定孤军突袭扶余城，庞同善和高侃拗不过他，只得同意。
    薛仁贵走后，庞同善对高侃说：“这个薛仁贵一向是胆大包天，又刚刚打了一场胜仗，下巴都翘到了天上，竟然用两千人去进攻扶余城，简直是疯了。高大人，薛仁贵刚刚救过咱们，咱们不能眼睁睁地看着他去送死，你看这件事该怎么办？”
    高侃说：“薛仁贵这一去，打败仗是肯定的，但还不至于有生命危险。除了先锋团和劲卒师外，薛仁贵还有五千人，初战不利，他就会调那五千人前去增援。咱们就按他说的，在这里休整，派人打探着点消息，必要时派出骑兵驰援。这里离扶余城不过百里之遥，骑兵驰援两个多时辰就能到达，误不了事。”
    庞同善点点头：“只要不出大事就好，让薛仁贵遭受一次挫折也好，省得他总是那么狂妄，以后会吃大亏。”
    休息了一天，这天傍晚，先锋团和劲卒师整装出发。刘之孝选择这个时间出发，为的是不被扶余川的高句丽军队发现，突然出现在扶余城下。薛仁贵把另外五千人交由别将指挥，让他们次日天亮后再启程。经过辽东城一战和金山一战，薛仁贵缴获了不少战马，给这五千人全部配备了战马，把他们变成骑兵。
    闲言少叙，经过两个多时辰的行军，先锋团和劲卒师到达离扶余城约十里的地方，安下营寨，抓紧时间休息。天刚亮，刘之孝派人到扶余城下，往城头射了一封书信。刘之孝在书里写道：大唐朝廷发兵十几万进攻高句丽，辽东、玄菟、新城、盖牟及附近的另外十六座城池全部被大唐占领，接收了大量俘虏，总兵力已达二十多万，目前正分头向各个方向进攻。扶余川乃辽东之粮仓，大唐军队志在必得。尔等派兵阻拦我军，被我军打得大败，那只是给你们一个小小的警告，如果再敢抗拒天兵，必然会遭受更大的失败。扶余城耨萨及诸将，只要认清形势，主动投降，大唐军队将保证其阖家人员的生命和财产安全，各人仍可担任原职。如果有人胆敢抵抗，必将付出沉重的代价。限一个时辰内答复。
    败兵刚刚逃回扶余城，耨萨正发愁如何抵御大唐军队的进攻，突然闻报大唐军队已经兵临城下，而且送来限时投降的最后通牒，不由地大惊，赶紧派人出城打探大唐军队的虚实。探子回来报告，离城五里，有大唐军队两千多人，此外再没有发现其他的大唐军队。耨萨对手下的将领说：“唐军才太欺负人了，把扶余城当成什么了，一个小村镇吗？来了两千多人就想让我们投降，真真是岂有此理。大家说说，咱们该怎么办？”
    一名将军说：“元帅，唐军打了几次胜仗，就变得目中无人，尾巴翘上了天。这样也好，常言道骄兵必败，咱们就跟他们打一仗，把这一股不知道天高地厚的唐军吃掉，让他们见识见识，我高句丽军队不是好惹的。”
    “好，我同意。”耨萨说：“我把两万新锐部队全部交给你，你去把城外的唐军消灭。”
    “末将遵命。”那位将军答应一声，到军营里去点兵。
    扶余城原有三万五千驻军，为了阻挡大唐军队的进攻，扶余耨萨抽调了一万五千人，另从罗通城和高俭城各抽调了两千五百人，凑成两万，就是跟庞同善和高侃打仗的那两万人。一仗下来，两万人剩下了一万两千多人，留了两千多人在罗通城，另外一万人留在扶余城。耨萨派遣出战的，是原来留守扶余城的两万人，他们没吃过败仗，士气比较高，逃回来的那一万人还没经过休整，无法马上投降战斗。
    扶余城南门大开，两万高句丽士兵从城中拥出，背城列阵，扶余城耨萨亲自到城墙上观战。
    看到高句丽军队出城，刘之孝对薛仁贵说：“三叔，趁高句丽军队还没列好阵势，咱们冲一下子，趁他们混乱之机抢占城门，定能一举破城。”
    “好。”薛仁贵当即传令：“我冲在最前面，用弓箭开道，刘之孝和方惟勇，你们跟在我左右，再后面是先锋团，最后是劲卒师，排成楔形队形冲击。听我的命令，全体都有，给我冲。”
    话音未落，薛仁贵率先冲出去，刘之孝和方惟勇紧随其后，先锋团和劲卒师的两千多名勇士，紧紧跟在三位将领后面，高声呐喊着冲向高句丽军队。
    大唐军队的行为完全出乎高句丽军队的意料，他们实在没想到区区两千多人敢于向城下的两万人发起冲击。方阵还没结好，无法抵御骑兵的冲击，高句丽将军只能临时抽调弓箭手，试图用弓箭阻止大唐军队的进攻，为结阵争取时间。
    一千名弓箭手紧急排开，准备向大唐军队开弓放箭，薛仁贵早已经把箭搭在弦上，看看距离差不多了，觑定对方的头目，一箭过去，正中目标。接着，薛仁贵又连续放了两箭，射中了两名正在拉弓的高句丽弓箭手。刘之孝、方惟勇和先锋团的人也纷纷放箭，虽然他们的箭术远远比不上薛仁贵，可三百人放箭，总能顶上几十个薛仁贵，高句丽弓箭手刚刚射出一轮箭，自己就已经伤亡了两百多人。看到唐军骑兵已经冲到眼前，剩下的高句丽弓箭手再也顾不上放箭，急匆匆地往后退却。
    弓箭手没能挡住唐军骑兵，高句丽将军来不及采取其它措施，被迫命令尚未结好阵的士兵向唐军骑兵发起反冲锋。他认为，他的兵力占有绝对优势，就算拼死几千士兵，也能把唐军骑兵拼光。眨眼之间，双方混战在一起，高句丽将军很快就发现，局势跟他想像的完全不一样。唐军士兵五十人为一队，相互之间密切配合，像一张张大嘴，每张开一次就吞进去二三十个高句丽士兵，很快就消灭掉，然后再来一口，又是二三十个高句丽士兵。高句丽士兵人数虽众，真正能接触到唐军士兵的人数并不是很多，兵力优势发挥不出来，就像一个巨大的猪肘子，被大唐军队一口一口地啃食。
    大唐军队并非只有那四十多张大嘴在啃肉吃，还有三位猛将，组成三角阵形，在高句丽士兵群众左冲右撞，所向披靡，如同一把锋利的剔骨刀，把猪肘子上的肉一块一块地剔下来，大大方便了那四十多张大嘴的吞食。那些大嘴用不了半刻钟就张一次，每张一次就吞掉大约一千名高句丽士兵，照这个样子打下去，只需两个时辰，两万高句丽士兵就会被吞光，高句丽将军争得抓耳挠腮，苦思对策。扶余城耨萨在城头看着这副场景，急得又蹦又跳，又吵又叫，只可惜城下的人根本听不见。
    高句丽将军想不出抵御大唐军队的有效方法，他只能命令后面的士兵往前冲，希望有更多的人投入战斗，利用人数的优势抑制大唐军队的势头，用车轮战术消耗大唐军队的体力和兵力。高句丽将军万万没想到，他这道命令给他的部下带来了灭顶之灾。
    高句丽士兵的人数太多了，前面的人被大唐军队杀得人仰马翻，后面的人连大唐军队的影子都没看见。后面的人根本不知道大唐军队的厉害，只知道大唐军队只有两千多人，而他们有两万人，胜利肯定是他们的，因此接到往前冲的命令后，奋不顾身、勇往直前。此时前面的人已经有三千多人被杀，实在招架不住，被逼得步步后退。后面的人往前冲，前面的人往后退，中间的人就倒了霉，两头受挤，乱作一团。
    见高句丽军队开始后退，刘之孝传令，改变战术，不再以队为单位分割围歼敌人，改为以队为单位打穿插，制造恐慌情绪，迫使高句丽军队溃退。接到命令后，先锋团和劲卒师每队人马排成一个楔形队形，在高句丽士兵群中横冲直撞。这一招很管用，前面的高句丽士兵在强大的压力下，退却很快演变成溃逃，拼命往回挤，中间的高句丽士兵也感受到了大唐军队的厉害，也掉头往回跑，而后面的高句丽士兵还在勇敢地往冲，一万多高句丽士兵乱成一锅粥，发生了严重的踩踏事件。
    预期的目的已经达到，现在正是乱中取胜的大好时间，方惟勇把先锋团集结起来，形成一股强大的突击力量，向着高句丽军队的纵深猛插。刘之孝也把劲卒师集结起来，与薛仁贵各指挥一千人，在先锋团两侧向纵深冲击，分散先锋团所面临的阻力。
    两万军队被大唐军队打得乱作一团，扶余城耨萨惊得目瞪口呆，感到痛心疾首却又无计可施。当他发现大唐军队正形成三股力量向前猛冲时，突然想起来，以前听人说过，有一股大唐军队，特别擅长尾随在败兵后面抢夺城门。看眼前这股大唐军队，他们的意图似乎就是来抢城门，扶余城耨萨吓得心“嘣嘣”直跳，赶紧下令关门城门。
    城外的高句丽军队已经彻底乱套，将军完全控制不住军队，只得往城里逃。跑到城门下蛙，他发现城门已经关闭，城墙上空无一人，喊了好几嗓子也无人答话，只好拨马，沿着城墙向东跑下去。将军跑了，士兵当然也跑，有人跟在将军后面跑，有人跟将军背道而驰，沿着城墙往西跑。