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第二天东方泛白之时，两军便开始列阵待战了。
城濮一带地形复杂多变，既有可以进行大规模的车战、步战的平原，也有植被茂盛的、可以埋伏奇兵的丘陵和高低不平的台地沟壑。
楚军方面，成得臣以西广、东宫卫队和若敖氏六百人为中军，斗宜申率左军，斗勃率右军，陈、蔡两**队同归斗勃指挥。晋国方面的三军则完全打乱了部署，晋文公没有亲自参加战斗，而是退到附近的山顶上“凭栏观看”。
子玉叫道：“听我的命令！今日之后就不会再有晋国了！”他命右军首先发动进攻。右军虽然人数最多，战斗力却最弱。陈、蔡两军的加入，解决了很多没有他们参战时不会出现的麻烦。右军出击的目的只是试探敌人的战斗力，并把晋下军引出来。
楚人的想法是：一旦晋下军攻势过猛，右军就立即主动撤退，然后中军就会出击，与右军夹击敌人。这是一个相当大胆的策略，子玉敢于冒这个险，是因为他料定晋中军担负着保卫晋文公的重任，必然不敢轻易出动，那么楚军就会抓住时机击溃下军。下军一旦溃败，楚三军压上，晋国必败无疑。
但是晋军的战法从开始到结束都不是楚国人想象的那样。首先，晋文公没有出战，他带着卫队退到军营后方的高地上。其次，晋国中军的一半和下军的一半被调到右翼，用来加强上军的力量。这样一来中军就只剩下一半的兵力，下军也是不完整的。但是晋军在调动时很好地掩饰了自己的动作，楚国对此毫不知情。最后，晋人把齐师调到左翼，把秦师调到右翼；这个行动却是公开进行的。
楚右军推进到离晋下军不远的地方时，胥臣的半个下军和齐师出击了。胥臣这些天一直在搜集虎皮，当他感觉虎皮数量还是太少时，就在一些布匹上绘制虎皮的条纹并做了一些假虎头。临战时，他把虎皮蒙在最前排战车的马背上，把虎头固定在马头上。
晋国的战马已经训练得不怕虎皮了，但是敌人的战马看见一排恶虎驾着战车飞奔而来，顿时惊骇不已，不停地“恢恢”惊叫，或者盘旋打转，或者掉头冲向自己的步兵方阵。
楚右军马上乱成一团：步兵看到敌人时，双方的距离还很远，但是顷刻间前面的车兵（步兵没想到战马出了问题）就像见到鬼一样掉头，驾车向自己的阵列冲过来了。一些战车冲进来撞死撞伤很多人，直到车轮为尸体所阻才停下来。
晋军顿时群情振奋，高声呐喊冲进楚军。斗勃的战车已经撞散了架，军旗倒了，军鼓也被踩碎了；斗勃在人群中被涌来涌去，他发的命令根本传不出去。
军官找不到主帅，士兵找不到长官，也找不到自己的旗帜；到处都是呼喊声，士兵们挤在一起，什么也听不清，什么也看不见。混乱不堪的右军再也无法组织起有效防御，就这样溃败了。
斗宜申的左军也出击了，这是一支注定要全军覆没的军队，因为他们即将面对的是晋国的两个军再加上秦师。右军虽然败得很窝囊，但是绝大部分军士都能得以生还，而左军除少数人外都被杀或者被俘了。
当左军向前挺进的时候，他们发现敌人似乎躁动不安。双方接触了片刻，敌人就发生了混乱，继而争先恐后地逃走了。子西登高一望，看到狐毛载着军旗夺路而逃，而且在更远处烟尘蔽日，似乎有大批的敌军正在逃跑——实际上只是栾枝和车兵们在战车后挂上树枝飞驰狂奔造成的假象。
子西被眼前的假象所蒙蔽，他以为胜利就在眼前了，激动地下达了全速追击的命令。于是左军本来严密的阵型马上松散开了，他们追上并杀死很多掉队的敌人，又割下尸体的右耳——这些耳朵可以让他们得到丰厚的赏赐啊！士兵们在战功和赏赐的驱使下不停追击，跑得上气不接下气，一些士兵甚至把头盔也扔掉了。
这时眼前矗立着一座植被茂密的丘陵，晋军是沿丘陵两侧逃跑的，因此楚军就分开两队沿两侧追击。但是楚军刚刚通过一半时，山上突然杀下一支伏兵，这支军队就是晋国的精锐部队——由先轸率领的中军公卒！
中军以强大的冲击力将敌人截成几段，而在丘陵北面静待敌军的，则是由狐偃率领的半支上军。跑在最前面的楚军刚刚绕过丘陵便遭到狐偃的进攻，狐毛此时也停止“逃跑”，转身与狐偃合兵一处反攻子西。
子西看到对方主将的大旗，才知道自己的对手有多么强大，楚人以疲惫之师对两倍于自己的敌人作战，战败也只是时间的问题了。但是子西在危机关头仍然十分镇定，他果断地下令向西退却，因为不远处还有一些绵延的丘陵，军队可以占据那里的有利位置进行防守。
左军暂时获得安全后，子西开始分析晋军的战术。他思索片刻，突然大喊道：“晋国的所有军队都出动了，中军是座空营啊！晋侯一定就在不远处，抓住他就可以结束战事了！”他立即命令随行的山戎骑兵趁晋军没有完成合围之际冲出去，将情报传递给子玉。
此时，子玉已经收到了右军战败的消息，而左军传来的最后消息则是子西正在放手追击敌人。子玉敏锐地感觉到这其中必定有个极大的阴谋，而子西正向着敌人设计的圈套一步步迈进去。
子玉马上派出联络官，要求子西马上撤退，同时他命令中军列成防御阵型缓缓向前，以接纳战败的右军。不久右军的残兵败将就逃回来了，他们狼狈不堪，筋疲力尽，沿着楔形的的侧面蹒跚而行，很多人摔倒在地几乎爬不起来。中军的士兵尽管十分愤怒而且同情他们的战友，但是现在只能保持阵型而不能出来帮助那些人。
晋军方面的姜戎骑兵首先赶到了，他们显然已经追击得昏了头，无视楚国重兵在前，也顺着阵列侧面追下来。骑兵马上遭到了楚军的无情射杀和刺杀，他们认清形势后就狼狈地四散奔逃。中军仍然在缓缓前进，逃回来的同伴越来越多，而敌人的大批军队也赶到了，于是中军就停下来愤怒地注视着敌人。
胥臣下令停止进攻，晋军重新集结起来和楚军遥遥相对，双方都没进攻的意思，之后楚军就开始有序地撤退了。胥臣派出一些轻骑掠阵，这给双方都造成一些小损失，楚军退到山脚下，晋军仍然停在原地，不进也不退。