明军也没料到加藤光泰身份其实并不低，只从他仅仅带兵一百余人来判断，以为不过小头目罢了，因此并未追击。
查大受命部队稍事休整，与祖承训商议道：“既然能偶遇倭寇探马，可见倭寇也在部署防御，他们已经在开始准备，想来驻扎在汉阳的倭寇应当为数不少。”
祖承训则道：“依我之见还是应继续向汉阳侦查，查明倭寇在汉阳究竟驻有多少兵力，这才好回去向大帅禀报。即便遇敌大队来袭，以我军骑兵之精锐，立刻撤回便是，倭寇万不能追及。”查大受表示同意，于是明军继续向汉阳方向前进。
汉阳日军得到加藤光泰回报，小早川隆景立刻献策道：“明军物见番(探马)已至汉阳附近，我军应当抓住战机，快速集中兵力、迅速歼灭这股明军，而后于要道设伏，必能大胜。
这股先遣明军不过三千，由我出阵，集中两万兵力，不仅定能立刻将其歼灭。也可随后设伏，重创明军主力！”
黑田官兵卫对此表示赞同：“明将李如松见其物见番迟迟不归，定会再遣部队探查，若见两次未归，则定然心生焦虑，利于我军用计。”
对此小早川隆景又补充道：“黑田殿下所言极是，若明军心生顾及不敢贸进，则必坚守不出，我军便可以避实就虚，扰乱其部署，如此主导权尽操我手；若明军盛怒，则必大出精锐，中我埋伏，主力大损，我军此后便能尽占优势。
明军自大胜我第一番队之后，所到之处势如破竹，正是骄狂之时，对我军想必不屑一顾，若见几路物见番迟迟未归，料必立刻领精锐攻来，倘若果真如此，则正合我意！”
宇喜多秀家闻言大喜，立刻照他二人所言安排布置。于是日军两万涌出汉阳，并在弘济院设立前哨基地。明将查大受探到日军大批部队出城，虽然惊讶于日军动静之大，但也的确认为日军战力不过尔尔，不肯痛痛快快撤走，于是便先退至汉阳以北砺石岘至碧蹄馆之间，以火炮、战车环筑防御工事，全力备战，尽显辽东铁军气概。
这次日军小早川隆景部编有四阵，先阵由立花宗茂、高桥统增统率三千人，二阵为小早川隆景亲领八千人，三阵为小早川秀包、毛利元康、筑紫广门领五千人，四阵为吉川广家四千人。
元月二十七，丑时，立花家家老率物见番在王京以北的砺石岘发现有明军大队人马踪迹，立马火速回报本队。于是立花部先行，其余各部相继向砺石岘进发。
立花宗茂率军赶至后，由于大雾弥漫，立花军便开始就食早饭并排兵布阵，于辰时向明军发起进攻。查大受令炮火齐发，以携带的各种老式火器发火箭散弹封锁前线，新式火炮则远程轰击。
由于新式火炮射程远在日军火绳枪之上，日军阵脚未立便遭火炮射击，队形散乱，祖承训趁机引骑兵从两翼杀出，击溃日军前部。查大受下令停止追击，继续加固防守，并派人向李如松飞马报信。
李如松见查大受、祖承训迟迟未归，果然心中生疑。虽然他并不认为这两员老将率领三千精骑会直接被人歼灭，但这三千精骑可是李家军的嫡系精锐，可轻忽不得。
因此，李如松立刻与五弟李如梅领一众家将率一千精骑出发接应，又令部将杨元领一千精骑随后跟进，再令二弟李如柏率辽东主力居后跟进。
此时查大受、祖承训正在碧蹄馆全力防御，由于大部化骑为步，阵地数次险被突破。眼见弹药将空，士卒阵亡三四百余，伤者亦多。
正当两人商议是否放弃固守，恢复骑兵状态突围回撤之时，李如松于巳时亲率一千精骑赶至。他依然是典型的李如松式战法，直接冲击敌阵中心所在，当场杀得日军阵线动摇。
但其实这时的日军中心并非小早川隆景的中军，小早川亲领的第二阵主力尚未赶到，只有小早川隆景及其旗本率先赶至。
立花宗茂急忙相迎，小早川隆景听闻李如松仅率一千余人赶至，根本不顾此时局面日军劣势，反而大喜过望：“援军只有一千且是李如松亲临？哈哈哈哈！明军主将李如松竟然如此轻率，真是天助我也。斩杀李如松一人远胜过斩杀十几名明军将领，更胜过斩杀过万士兵。明军失去主将必将迅速崩溃，到时便是反击之时。
立花家三千兵足以匹敌别家一万，立花宗茂，你有西国无双之名，对面也是大明的无双名将，你可有勇气拿下李如松首级！”
立花宗茂欣然愿往，小早川隆景立刻亲自督战，严令全军合围。立花宗茂精神抖擞，全军出阵，所有人都得到了命令，务必斩杀明军主帅李如松。立花家上下轰然领命。
日军遂开始对明军展开合围，立花宗茂令十时连久率五百兵力正面楔入敌军再行撤退，引诱李如松入围。立花宗茂本人亲率主力绕至明军右翼袭击，但十时连久准备撤出之时，负责接应的小野成幸队却被明军火炮所阻挡，历经苦战才突入会合，与立花宗茂交替打击李如松部。
小野成幸是小早川部下中有名的金盔勇将，纵马呼啸而出，直奔李如松而去。李如松正在杀敌，未曾注意到此人杀来，好在亲随李有升急忙护卫掩护李如松。李有升引马反冲，与小野成幸大战，却不料未及数合，便被旁边的日军用挠钩拉坠