李时茂收到旨意后，把信使打发走了，独自在帐中坐了一夜。
李时茂的蜀军从斜谷南下，在斜谷关北面与赵黑虎的八千守军遭遇。
赵黑虎的八千益州兵驻在斜谷关的关城上，关城建在两山之间的隘口上，关墙高而厚，关前的窄道只容两骑并行。
赵黑虎在关城上架了火炮和弓弩，在关前的窄道上挖了三道壕沟，沟底插了削尖的木桩，沟沿上堆了土袋。
李时茂的前锋抵达关下时，赵黑虎在关城上望见蜀军的赤色鹰旗，对身旁的副将说：
“李时茂不是来打我们的，他是想出斜谷关。”
“他这是要抄我们大部队的后路。”
“斜谷关若失，益州就丢了。”
“传令下去，关城四门封闭，所有人上城值守。”
“蜀军若攻关，火炮和弓弩齐发，不要省弹药。”
副将应下了，转身去传令。
李时茂的前锋在关下列阵，火铳手在关前的窄道上列成三排，铳口对准关城。
第一轮铳击打在关墙上，砖石崩裂，可关墙太厚，轰不穿。
赵黑虎的火炮从关城上打下来，炮弹砸在蜀军的队列中，在人群中炸开血雨和断肢。
蜀军的火铳手被压得抬不起头，步卒扛着云梯冲到关墙下，云梯搭上去又被关城上的滚石和擂木掀翻。
激战持续了半日，蜀军在关下折损了上千人，始终没能攻上关城。
李时茂在阵中把佩刀朝关城一指，对身旁的传令兵说：
“把中营调上来，从关城东面的山道上绕过去，从侧翼打关城。”
传令兵骑马朝中营方向奔去。
李时茂的中营从关城东面的山道上绕过来时，天色已经暗了。
山道窄而陡，两侧是枯黄的灌木丛和裸露的岩石。
蜀军步卒扛着云梯和撞木在道上排成单列，一个接一个地往上爬。
赵黑虎在关城上望见东面山道上的火光，当即把关城东段的守军调了一半过去，在关城东面的垛口后面架了火铳，铳口对准山道尽头。
蜀军的前锋刚摸到山道尽头，关城上的火铳齐射，第一轮便把冲在前面的几十个蜀兵撂倒在窄道上。
后面的蜀兵踩着尸体继续往上冲，冲到关墙脚下时，赵黑虎让人把滚石和擂木推下去，滚石砸在窄道上弹起来又落下去，把蜀军的队列砸得七零八落。
李时茂的中营在关城东面折损了将近五百人，没能攻上关城。
后营一万蜀兵从潼关方向赶过来，在关城正面的窄道上列成四排。
火铳手在前，刀手在后，扛着云梯的步卒夹在中间。
李时茂亲自率中军压到关下，在离关墙约百步远的地方勒住马，朝关城上望了一眼。
关城上的大夏军火炮正在装填，炮手把炮弹塞进炮膛，火把在炮位旁边燃烧着。
他把佩刀朝前一挥，蜀军的火铳手同时开火，铳弹打在关墙上，砖石崩裂，可关墙太厚，轰不穿。
关城上的火炮从垛口后面打下来，炮弹砸在蜀军的队列中，在人群中炸开血雨和断肢。
蜀军的步卒扛着云梯冲到关墙下，云梯搭上去，第一个兵卒刚爬到一半，关城上的滚石便砸了下来，连人带梯一起砸翻。
第二个兵卒踩在第一个兵卒的尸体上继续往上爬，爬到垛口旁边时被关城上的长枪捅穿了胸口，从云梯上翻下来。
赵黑虎在关城正门的城楼上督战。
他把八千益州兵分作三班，每班两千余人，轮流上城值守。
正门的城楼上架了六门火炮，炮手昼夜不离。
他自己率五百亲兵驻在正门城楼，每隔半个时辰下城巡视一遍各段防务。
到半夜时，关城正面的蜀军已经攻了三次，三次都被打退。
关墙下面的窄道上堆满了蜀军的尸体，有的叠在壕沟里，有的挂在拒马上，有的被滚石砸得血肉模糊。
赵黑虎在城楼上朝下望了一眼，对身旁的副将说：
“李时茂这是不要命了。”
“他拿人命填关城，填到天亮，他的兵就得填光。”
李时茂在关下把中军帐设在离关墙约半里远的一处土坡上。
他坐在帐中，面前摊着剑阁关的城防图，图上用朱笔标注了关城各段的兵力和火炮位置。
他把城防图看了一遍，对站在帐前的几个千户说：“关城正面打不进去，东面山道也打不进去。西面呢？西面有没有路？”
一个千户凑过来看了一眼城防图，用手指在关城西面的位置点了一下：
“西面是悬崖，悬崖下面是一条河。”
“河面不宽，可水流急。”
“从西面绕过去，得先过河，再过悬崖。”
“悬崖上只有一条羊肠小道，大军展不开。”
李时茂把城防图推到案角，靠在椅背上闭了一会儿眼。
“羊肠小道也是道，派五百人从西面摸过去，从悬崖上爬上去，从关城后背打。”
“正面和东面继续攻，把赵黑虎的注意力吸在正面和东面。”
“西面的五百人摸上去，关城就破了。”
五百蜀兵在次日拂晓从关城西面的河滩上摸过去。
河面不宽，可水流急，五百人分成三批渡河，第一批一百人刚下河便被水流冲走了十几个。
第二批、第三批陆续过了河，在悬崖下面列队。
悬崖上只有一条羊肠小道，宽不过一尺，一侧是崖壁，一侧是深谷。
五百人排成单列往上爬，爬在最前面的兵卒用手抠着崖壁上的石缝，脚踩在窄道的边沿上，一步一步往上挪。
爬到半山腰时，关城后背的守军发现了悬崖上的人影，火铳从关城后背的垛口后面打下来。
爬在最前面的几个兵卒被铳弹打中，从悬崖上翻下去，砸在后面的兵卒身上，两个人一起滚下深谷。
后面的兵卒继续往上爬，爬到崖顶时被关城后背的守军迎头截住。
赵黑虎在关城后背留了五百人，火铳手在崖顶列成两排，铳口对准羊肠小道的出口。
蜀兵从崖顶冒头一个便被撂倒一个，冒头两个便被撂倒两个。
五百蜀兵在悬崖上折损了大半，剩下的人退回了河滩。
李时茂在土坡上望着悬崖方向的火光，把佩刀从腰间抽出来，对身旁的传令兵说：“传令正面和东面，再攻一次。这一次不要停，攻到天亮。”
蜀军的正面和东面同时发起第四次进攻。
正面的火铳手压到关墙脚下，铳口对准城头，步卒扛着云梯从铳手的间隙里冲上去，把云梯搭在关墙上。
赵黑虎在城楼上把最后的预备队调上城头，火铳手在垛口后面齐射，滚石和擂木从城头推下去。
蜀军的步卒踩着尸体往上爬，爬到垛口旁边时被关城上的长枪捅翻。
东面的山道上，蜀军的中营从窄道上冲过来。
关城东段的守军把最后几门火炮推上垛口，炮口对准山道尽头，一轮齐射便把冲上来的蜀兵撂倒了一片。
激战到天亮时，蜀军在关下折损了将近三千人，关城上的益州兵也折损了将近两千人。
赵黑虎在城楼上把最后一批预备队调上城头，对身旁的副将说：
“传令下去，关城四门封闭，所有人上城值守。”
“蜀军若再攻，火炮和弓弩齐发，不要省弹药。”
“打到最后一颗铳弹，最后一根弩箭。”
副将应下了，转身去传令。
李时茂在土坡上把佩刀搁回刀鞘里，对站在帐前的几个千户说：
“不攻了。关城打不下来。”
“赵黑虎守得太死。撤兵，退回潼关。”
千户们面面相觑，有人问：“将军，三万兵折了三千，就这么撤了？”
李时茂把城防图收起来搁在案角，开口说：
“不撤，再攻下去折的就不止三千了。”
“赵黑虎的八千兵守关城，占了地利。”
“我们三万兵在关下展不开，拿人命填，填不光他。撤。”
蜀军在当日午后从剑阁关下撤围，沿商洛道朝潼关方向退去。
赵黑虎在关城上望见蜀军撤退，对身旁的副将说：
“李时茂退了。他退了，陛下那边就安全了。”
“传令下去，关城上的守军不要追，把伤兵抬下去，把城头的火炮重新装填。”
“叛军若再回来，还打。”