接战数刻后，朝鲜军率先后撤，但日军准备调头继续支援前部时却又遭朝鲜军袭击，只得继续攻击金命元、权栗所部。
明军此时仍在血战之中，小早川的两万大军已全数赶至战场，但受地形和前方混战的影响，一时间极难展开。
小早川隆景亲临一线鼓舞士气，李如梅于两军大战之中远远望见敌本阵一人疑似主将，便立刻张弓向那人射去。小早川隆景惊吓之下连忙带马闪避，这一箭由于实在距离太远，只取得战马中箭的战果，李如梅很不满意地收了弓。
不过即便如此，吃疼的战马也将小早川隆景掀翻在地，众将吃惊之余连忙上前急救。
战事激烈，立花宗茂铠甲之上箭如猬刺，立花军退至西面小丸山休整，小早川秀包接替奋战掩护，而明军被逼退，大小将领也阵亡不少。两边不约而同地各自停战，抓紧时间休息补充、调整战术。
李如松召集部下合议，道：“倭寇众多，我军若深陷重围，突围必然不易，敌寇很快又将发动进攻，眼下必须趁被完全合围之前占据缺口，向北且战且退，等待援军抵达。”
查大受把刀往地面一插，大声道：“末将愿誓死护卫大帅杀出重围，请令末将开路！”祖承训见查大受抢了开路的差事，便表示愿意殿后阻击。
李如松摆手示意安静，语气并不如何紧张，平静地道：“杨元、如柏赶来之前谁也不能战死，此次辽东精锐已经损失太多，尔等各守本职，万不可自乱阵脚。重申一次，接下来我军要做的就是先破敌锋芒，再向北退却，一切听我号令。”众将领命。
此时黑田长政、石田三成、增田长盛、大谷吉继已先行赶到，所领一万兵力正陆续跟进。日军也召开了紧急会议，石田三成道：“此处地形狭窄，不利大战，明军新到增援士气大增，竟与立花队僵持不下，面对逐步合围也不落下风。依我之见，不如暂时撤退，避其锋芒，另择战场。”对此，增田长盛、大谷吉继、黑田长政也表示赞同。
然而小早川隆景断然拒绝，道：“明军孤军深入被我合围，主将李如松命在旦夕，明军虽然悍勇，我军又受地形牵绊，但眼下正是决胜之时，若于此时紧急撤军，必会造成我军混乱不堪，届时明军若是追击，则我军进退不能，必将惨败！
诸君，数万军力不能战胜区区数千明军，这般战绩传回日本，漫说太阁殿下如何看待，便是民众也必将耻笑！今日之战，我军只能全力向前，斩下李如松首级！冠以武士之名者，尽可随我出阵杀敌！”
这番话一出口，其他说辞都变得无力了，众将无论认可还是怀疑，都只能表示愿随一战。
于是小早川隆景令小早川秀包、毛利元康、筑紫广门率五千人从东侧山上包抄明军左翼，令立花宗茂从西侧山上包抄明军右翼，他自己亲领中军主攻，而吉川广家、黑田军、石田军等居后，作为总预备队待命。
巳时六刻，小早川隆景令麾下大将栗屋景雄、井上景贞各领三千向明军逼近。待日军发起冲锋之时，栗屋景雄所部便遭明军三、四号炮及弓弩打击，还有许多本为“清库存”带来的神机箭之类，也都跟不要钱似的招呼上去。日军哪见过如此“花哨”且“热烈”的阵势，一时间就被打得队形大乱。
明军原本几乎都是精锐骑兵，本就不耐固守作战，见有机会出现，立刻跃阵而出发动反击。栗屋景雄奋战不退，但所部很快不支，井上景贞正欲支援，小早川家臣佐世正胜劝道：“栗屋队很快便会后退，此时向前救援不如退至坡上，待敌军追击栗屋队之时，我军再猛冲侧翼，定能获胜。”景贞依计而行。
果然，等栗屋队败退而明军骑兵追击之时，井上立刻率队呼喊杀出，栗屋景雄也回身反击，两方混战一团。
此时大谷吉继也自领本队赶来增援，大谷吉继身先士卒指挥突击，其近臣劝谏道：“明军铁炮威力巨大，此处弹丸横飞，极为危险，若被击中难保性命，请殿下在后阵指挥！”
大谷吉继一把推开，道：“生死有命，如果注定终结我性命的弹丸不在今日战场，即便弹如雨下又有何所惧。”随后大谷吉继便继续率领本队突进。
此时明军也逐渐出现麻烦，主要在于火器的补给，由于一开始是骑兵侦查的性质，了不起算是火力侦察，因此携带的火药、火炮都不是特别充足，如今打到现在已几乎弹药耗尽，除李如松带来的一千骑兵火药弹丸还够支撑一段时间之外，其余明军多数已经事实上转为冷兵器部队。
日军一直强调他们的地形劣势，但其实砺石岘至碧蹄馆之间都是河流溪谷，崎岖狭窄，部分地区散布水田加上昨日天降大雨，又赶上冰雪初融，道路泥泞不堪，反而是明军的骑兵优势更难以有效发挥。
双方这一轮激战，明军火力优势不在，骑兵优势也体现不出来，苦战之后发现无法击破，只能仗着盔甲精良勉强抵挡。眼看不是长久之计，因此李如松果断下令向北转移阵地，同时重组战线待援。
接近午时，明军伤亡进一步加重，四千兵马已带伤过半，战死者也不在少数，李如松的亲军将官还能跟在他身边杀敌的更是所剩无几，但明军依然在全力拼杀。