時已三更，蒙古軍殘部的內訌火併還在繼續，而隨著劉整和伯顏的軍隊加入戰鬥後，火併內訌的規模徹底擴大到整個蒙古軍大營，以張弘范和劉整為首的叛軍佔據靠近白河的東面軍營，不斷向中軍大營發動攻擊；以塔察爾和伯顏為首的忽必烈軍則在軍營西面佔據上風，並且死守中軍大營，保護金帳內的察必和真金母子。
混戰中，蒙古軍的帳篷被火把與營火點燃，整個蒙古軍的營盤火光衝天，大大小小的火頭將夜空映得有如白晝，到處都是各種各樣的口號聲也和馬蹄聲、喊殺聲、金鐵碰撞聲和慘叫聲。叛軍士兵高喊，「阿里不哥大汗萬歲！活捉察必、真金！」忠於忽必烈的軍隊則高喊，「忽必烈大汗萬歲！保護皇后太子！」叛軍士兵又高喊，「跟著阿里不哥大汗有飯吃，有女人睡，有榮華富貴！」忽必烈的軍隊則又大喊，「誓死效忠忽必烈大汗，殺光叛徒！」雙方步騎兵在營地里一邊高喊口號一邊自相殘殺，死傷無數，宋軍將士卻在漢水以南看得眉飛色舞，歡聲笑語不斷。
和子聰預計的一樣，兵力和兵員素質佔據優勢的忽必烈軍因為是準備不足倉促應戰，前期確實打得非常艱苦，張弘范的叛軍甚至一度殺到金帳門口，幸著塔察爾和怯薛長欽察率領敢死隊死守營柵，付出巨大傷亡代價後才沒有讓張弘范的叛軍殺進金帳虜走察必和真金——也幸虧是張弘范只想要活人，否則一通火箭、火把的扔進金帳，察必母子非得被活活燒死不可。不過隨著塔察爾的部隊逐漸增援金帳，忽必烈的軍隊逐漸控制住了中軍大營的戰局，將叛軍逐漸逼離金帳，而在中軍大帳的外圍，匆匆集結起來的劉整和伯顏的部隊也開始了火併。
為了鼓舞叛軍士氣，阿里不哥的使者麻里阿圖不斷在陣前對叛軍士卒將領封官許願，鼓動叛軍士卒生擒察必和真金到阿里不哥面前領功，還多次冒險衝到最前沿，吼叫煽動忽必烈軍的將士叛變，「蒙古的好漢們，你們的忽必烈大汗已經死了，女人和孩子當不了家，只有投靠阿里不哥大汗，你們才能活命，才能繼續享受榮華富貴！凡是歸順阿里不哥的將領，一律官升三級，士兵賞銀十兩！否則河對面的宋蠻子一旦殺過來，首先要殺的人就是你們！將來阿里不哥大汗奪取中原，你們的全家也會被殺！」
但不管張弘范和劉整攻得再猛，麻里阿圖的威脅如何可怕，許諾如何誘人，仍然具有一定凝聚力的忽必烈軍隊伍中還是很少出現叛徒——當然也不是完全沒有，至少有三四個色目人將領就當場倒戈。稍微緩過氣來後，絕大部分忠於忽必烈的軍隊又在伯顏和塔察爾的指揮下向叛軍發動一波又一波的反撲，牆頭草居多數的叛軍隊伍本來就缺乏那種悍不畏死的精神，在忽必烈軍的奮勇反擊下紛紛後退，更有不少色目人又打起了反正投降忽必烈軍的主意，只有少部分核心叛軍在劉整和張弘范的率領下苦苦支撐，雖不至於立即崩潰，卻也完全喪失了反擊的力量。
又打了小半個時辰，兵力和兵員素質都不佔優勢的叛軍處境更加危險，不僅被遠遠逼離中軍大營，還被忽必烈軍打得左支右絀，陣形幾乎崩潰。幾個色目人將領見勢不妙，馬上扯掉捆在左臂上代表叛軍的白色布條，宣布脫離叛軍反正歸降忽必烈，掉轉刀槍對著叛軍窮追猛打。見此情景，麻里阿圖、劉整和張弘范幾個叛軍首腦急得直叫，「劉長平和姚樞怎麼還不回來？他們到底有沒有說服宋人幫助我們？」
「嗚——！」漢水河面上忽然響起宋軍號角，無數宋軍大小戰船打著火把，潮水般撲向漢水北岸。那一刻，叛軍和忽必烈軍的首腦都把心提到了嗓子眼，既希望宋軍是來幫助自己剿滅敵人，又害怕宋軍是來支援敵軍，更怕宋軍趁火打劫，對叛軍和忽必烈軍都痛下殺手。當宋軍船船隊靠岸那一刻，宋軍旗艦上忽然站出一員大將，卻是張弘范的堂哥張世傑，張世傑舉刀高呼道：「阿里不哥大汗萬歲！大宋軍隊支持盟友阿里不哥大汗！」
「大宋軍隊支持阿里不哥大汗！」宋軍船隊中響起震天動地的整齊吶喊。聽到這喊聲，忽必烈軍上下個個面如土色，叛軍上下則個個歡呼雀躍，士氣大振，那些已經把白布條扯下的色目人更是飛快把標準綁回臂上，高喊著「阿里不哥大汗萬歲」的口號，揮刀猛砍剛才還與自己並肩作戰的忽必烈軍將士！
「咚咚咚咚！」宋軍戰船上的戰鼓震天敲響，張世傑一馬當先，率領宋軍隊伍衝上北岸，猛虎下山一般殺向混亂不堪的戰場，也不管是叛軍還是忽必烈軍，一律見人就砍，見兵就殺，後面宋軍士兵則拿出各種各樣的新式武器胡亂殺人，飛火槍噴出的火焰揮舞亂燒，手雷專往人多的地方招呼，燒得叛軍和忽必烈軍士兵都是皮焦肉臭，鬚髮盡燃，炸得雙方都是血肉橫飛，屍橫遍野。見此情景，張弘范趕緊派弟弟張弘正出來迎接解釋，張弘正衝殺到面前，向張世傑大叫道：「堂哥，我們的人左臂上都綁有白布條，別殺錯了！」
「好！」張世傑爽快答應，並飛快把區別叛軍的辦法傳達下去。這下子戰場形勢迅速逆轉，得到增援的叛軍和宋軍聯手互相彌補，騎兵眾多的叛軍來回衝擊，宋軍步兵則列陣推進，把剛才還佔據上風的忽必烈軍殺得潰不成軍，血流成河。不少聰明的忽必烈軍色目人將士也看出叛軍和忽必烈軍的區別辦法，趕緊找來白色布條捆在臂上，並掉轉刀口猛砍猛殺忽必烈軍，火線起義成為光榮的叛軍一員。而士氣大泄的忽必烈軍節節敗退，迅速又退回到中軍大帳一帶，以金帳為圓心組陣堅守，叛軍和宋軍幾次衝擊，都因為無路可退的忽必烈軍拚死抵抗未能成功。
「堂哥，堂哥。」戰局稍微穩定下來，張弘范馬上和劉整、麻里阿圖跑來與張世傑套近乎。雖然不敢過於靠近張世傑身邊，張弘范還是一口一個堂哥的叫得十分親熱，又遠遠向張世傑大叫問道：「堂哥，劉長平將軍和姚老先生在那裡，他們和賈太師談判，談得怎麼樣了？」
「談判還在談，不過賈太師遵守盟約，派我先過來幫你們殺忽必烈。」張世傑的態度不熱不冷，只是大聲答道：「我們負責包圍忽必烈的殘餘走狗，你們去把他們衝散，抓到察必和真金，兩家一邊一個。」
「把他們衝散？」張弘范有些為難——眼下忽必烈軍剩餘的力量仍然頗為強大，又是結陣而守，要想衝散他們可不是那麼容易，付出的代價也必然十分慘重。張世傑把眼睛一鼓，吼道：「怎麼？我這個堂哥帶兵過來幫你，還想要我去冒險攻堅嗎？」
「大哥誤會了，小弟當然不會讓大哥去冒險。」張弘范心裡詛咒死鬼老爸張柔當年為什麼要撫養張世傑這個反骨仔，臉上卻滿面笑容的答應，又把一手大揮，硬著頭皮大吼道：「全軍進攻，生擒察必！」那邊劉整也在麻里阿圖的再三催促下不情不願的發動總攻命令，中軍大帳四周戰事更為激烈。還好忽必烈軍隊里的色目人看忽必烈軍情況不妙紛紛倒戈，加入叛軍隊伍自願充當前鋒，劉整和張弘范才沒有過多損失嫡系和心腹軍隊，不過塔察爾和伯顏率領的忽必烈軍仍然堅守在中軍大營，雖然死傷慘重卻毫不動搖，劉整和張弘范一時也拿忽必烈軍毫無辦法。
……
宋軍增援叛軍的消息送進忽必烈的金帳後，忽必烈的遺孀察必幾乎嚇暈過去，稍微冷靜下來後，察必立即大哭起來，「天要亡我蒙古嗎？子聰大師都已經過河去和蠻子談判了，為什麼蠻子還要對我們趕盡殺絕？難道賈似道老賊真不知道，現在是我們弱阿里不哥強，滅了我們，他還不是照樣要和阿里不哥開戰？」
「宋人戰略上鼠目寸光，由來已久。」伯顏恨恨說道：「當年宋人聯合金人滅契丹，契丹人苦苦哀求，記恨的宋人就是不理不聽；後來我們聯合宋人滅金，金哀宗再三遣使向宋人解釋唇亡齒寒之理，記恨靖康之恥的宋人照樣不理不聽，滅金時殺的金人軍隊比我們殺的還多。現在宋人記恨大汗幾次攻宋之仇，自然不會聽我們的。」
「那……，那怎麼辦？」察必大哭問道。塔察爾答道：「皇后莫慌，子聰大師臨走之時，曾經向老臣叮囑——他過河談判若是失敗，我軍應當立即突圍，只要我們突圍撤到南陽，基本上就安全了。」
「可大汗的遺體怎麼辦？如果現在突圍，大汗的遺體就沒辦法保存了。」察必還在有些猶豫。塔察爾和伯顏雙雙跺腳叫道：「皇后，活人比死人更重要，如果你和太子落到宋人或者阿里不哥的走狗手裡，那我們就全完了。再說水銀也基本夠了，我們把大汗的遺體泡進水銀里，一時半會也壞不了。」察必無奈，只得點頭答應突圍。
片刻後，忽必烈的屍體被匆匆入殮，棺木倒滿水銀浸泡，又將棺木匆匆密封后，忽必烈軍即開始向北突圍。伯顏軍在前方開路，塔察爾軍殿後，察必的堂兄欽察率軍保護察必母子乘座的馬車和忽必烈棺木居中，全軍向北全力衝殺。見此情景，知道忽必烈軍大勢已去的色目人軍隊紛紛倒戈，劉整和張弘范則分出騎兵迂迴阻擊，宋軍包抄忽必烈軍兩翼，匆匆撤兵的忽必烈軍四面八方都是敵人，混戰間損失慘重，哭喊之聲響徹四野，麻里阿圖和張世傑都乘機分別招降忽必烈軍隊