魏军中的士卒有人因犯罪逃走，投降了夏军，他向夏国报告说，魏军的粮草已经用尽，军中士卒每天只吃菜，而辎重补给还在后方，步兵也尚未到达，应当乘机急速地袭击他们。”
第二日，赫连昌派尚书斛黎文带领三万步骑兵来追杀。
拓跋焘的手下也没想到会引出来这么多人，心里都没底，急忙往军营里跑，斛黎文就在后面追。
等拓跋焘到了大营准备战斗时，突然风雨大作，黄沙飞舞，从胡夏军方向朝北魏军吹过来，刮得北魏士兵都睁不开眼。
长孙翰等都建议道：“夏军的步骑联阵过于强大，我军又处下风，不占天时地利，请单于快收兵！”
拓跋焘也有些犹豫，崔浩说：“我军千里出战，就为今天，这时候就算跑也来不及了。敌人这时贪功冒进，没有后备，我军分兵从后面袭击，老天又怎么只会帮助他们呢？”
拓跋焘想了想：“无错，我们远道而来，就是要引诱敌人出城，唯恐他们不出。现在他们既然出城了，我们却避而不打，只能使敌人士气旺盛，我们却被削弱，这不是用兵的好计策！”
于是，命令部队集结假装逃走，引诱敌人追赶，使他们疲惫。
就分兵绕过去袭击胡夏军的背后。
风雨越来越大，魏军的正面人又太少，拓跋焘战马受惊把他摔下马来，几乎被夏军活捉，大将拓跋齐从旁边杀出，拼死挡住争先恐后杀过来的胡夏兵。
斛黎文就下令全军一齐向拓跋齐和拓跋焘放箭，顿时万箭齐射，两人都中了数箭，幸亏拓跋齐身披重甲挡了大部分箭，俩人都还伤得不太严重。
正在危急时刻，从胡夏军后面发动袭击的魏军总算赶到，反而将胡夏军包围起来，斛黎文的军队顿时乱成一团。
拓跋焘从地上爬起来，拍拍屁股又翻身上马，看见胡夏军统帅斛黎文就在面前，他举起长矛就是一下，将斛黎文挑下马来。
拓跋焘接着奋力突击，一连杀死十几名胡夏兵。胡夏军失去统帅，顿时四散奔逃。
拓跋焘整顿队伍乘胜追击，又杀死敌军一万多人，一直追到统万城的城门下。
魏国部队乘胜把夏国残兵追到统万城北，杀死了夏王赫连昌的弟弟阿南公赫连满和侄儿赫连蒙逊，杀死士卒一万多人。
站在城楼上观战的赫连昌万没想到北魏军会反败为胜，来不及逃回城里，只好和几百官员带着随从向上邽逃去。
拓跋焘和拓跋齐带着几十名士兵一直冲到城里，其换成常人衣服要进入敌城，拓拔齐坚决劝谏不听，便跟几个人一起随皇拓跋焘入城，杀进胡夏皇宫。
城中的残军发觉了，把所有城门关闭，拓跋焘和拓跋齐等趁势进入敌人宫中，拓跋焘也不笨，找到一些妇女穿的裙子，把槊捆扎起来，大家化装成逃难的皇族，太武帝沿着槊爬上城去，全部安然逃出。
等到了黄昏的时候，夏国的尚书仆射问至保护着赫连昌的母亲逃出城外，司徒长孙翰率领八百骑兵追赶夏王赫连昌，一直追到高平，没有追上，便回来了。
统万城的守军本来就不多，第二天就向拓跋焘投降，号称永不陷落的统万城就这样稀里糊涂地陷落了。
魏国俘虏夏国的亲王、公爵、高级文官、军事将领以及赫连昌的太后太妃皇后嫔妃、姐妹、宫女等数以万计。
还缴获马匹三十余万匹，牛羊几千万头，国库中的珍宝、车辆、旌旗，各种精美的器物，多得不可胜数，拓跋焘把它们按等级分别赏赐给自己的将士。
当初，夏王赫连勃勃，性情奢侈，兴筑了这座统万城，城墙高十仞，墙基厚达三十步，上宽十步，宫墙高约五仞，它坚硬得可以用来磨砺刀斧，亭台楼阁、水榭也都十分雄伟壮丽，全都雕刻图画，用锦绣装饰，精致侈华，无以复加。
拓跋焘看到这些，回头对左右侍从官员说：“一个小柄，却把百姓奴役到这种地步，怎么能够不亡国呢？”
俘虏了夏国太史令张渊和徐辩，任命他们仍旧担任太史令。
拓跋焘还俘虏了前东晋的大将毛之以及西秦的将领库洛干，把库洛干送回西秦，因毛之擅长烹调，就任命他为大魏的太官令。
拓跋焘还看到一篇夏国着作郎天水人赵逸写的文章，过分吹捧赫连昌，大怒说：“这小子是个无道君主，怎么胆敢如此，谁写的文章？应当快快查出问罪！”
崔浩劝阻说：“文人写文章，无论是赞颂，还是抨击，大多数都是言过其实，不一定发自内心，只不过是不得不写而已，用不着惩罚。”
拓跋焘这才作罢，看了看后宫人员，又把赫连勃勃的三个女儿收入后宫作自己的妃子。
此刻达奚斤还在与夏国的平原公赫连定在长安对峙，拓跋焘命令宗正娥清、太仆丘堆率骑兵五千人开赴关右一带，去占领地盘。
而赫连定听说统万城已经被攻破，已是不敢再待，于是率众投奔上邽。奚斤率部追击，追到雍城，没有追上，只好班师。
拓跋焘命令达奚斤回平城听候新的任务，诏令达奚斤撤军。
达奚斤觉得打得还不过瘾，请求继续增援一鼓作气灭掉胡夏，于是上奏疏说:“赫连昌逃跑据守上邽，纠合残余势力，没有盘据的资本。现在利用他的危难，消灭他是容易的。请求增加锁甲马匹，平定赫连昌后返回。“
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