兀良哈人果然中計，誤認為明軍主力已經撤離，一哄而上搶奪輜重。伏兵等待敵人進入埋伏圈之后，馬上躍起用火器射擊，同時，朱棣也親率精兵殺回。兀良哈人大亂，人馬陷入淖泥中，除數(shù)十人成為俘虜之外，其余全部陣亡。

神機營在這次北征中使用火器的一些戰(zhàn)術，例如先以少數(shù)騎兵誘敵，等到敵人大隊人馬反擊時進入火器的射程之內，再用火器射擊等等，在后來與蒙古諸部作戰(zhàn)中反復使用。

前文已經提到朱棣在“殺胡城”作出了分兵的決定，令清遠侯王友、廣恩伯劉才率領一部分軍隊返回開平。王友、劉才率軍回到禽胡山附近時，為了躲避韃靼知院失乃干的3000部隊而繞道應昌，結果導致一些明軍士卒因缺糧而餓死，事后，王友、劉才的避戰(zhàn)行為受到了朱棣的嚴責。

朱棣率主力在廣漠鎮(zhèn)一帶班師時，也不再經原路回師，而是折向西南，經過興安嶺的永寧戍、通川甸等地回到開平，7月17日，回到北京，朱棣在繞道回師的途中同樣出現(xiàn)了缺糧的情況，明軍用俘獲的牲畜來應急。朱棣還讓將士互相賒糧，并承諾回到關內之后由官方代為償還，幸好在途中，英國公張輔及成安侯郭亮及時運來糧草予以接應。

明軍最初制訂的計劃是沿著進軍路線回師，并預先在進軍時沿路筑城貯糧（例如平胡城），目的是為返回作好準備。但后來戰(zhàn)局的變化致使不能按照既定計劃沿著原路退兵（兩路軍隊均繞道回師）。所以，朱棣回到開平時，不得不令都督張遠等人重返平胡城，把貯存在該城的糧食運回，他吸取經驗教訓，在后來幾次出征塞外時主力基本上都是按原路回師，充分利用進軍時在沿路預先貯存的糧草，盡量避免出現(xiàn)缺糧的情況。

朱棣首次北征歷時3個多月，縱橫二三千公里，雖然未能全殲韃靼軍隊，卻掃蕩了其在斡難河、臚朐河一帶的根據(jù)地，促成了韃靼內訌，致使大汗本雅失里在逃亡途中被瓦剌殺死，而太師阿魯臺也在其后稱臣朝貢，算是有些成績，但是戰(zhàn)爭還遠沒有結束，只是暫時進入了休戰(zhàn)期。