后金兵围着大纛防守。多尔衮命人砍断旗杆，又把各旗号分给数支队伍，试图趁夜分散突围。
东面山林很快出现十余支火把队伍。明军骑兵没有追逐旗号，只守住能够通行战马的两条山路。进入密林的八旗兵失去坐骑，攀过乱石以后又遇到海州枪手。
多尔衮带三百白甲兵换上朝鲜衣甲，混进西侧降兵队伍。他们走到明军查验处时，一名海州军官认出多尔衮坐骑使用的金鞍。
白甲兵抽出藏在衣内的短刀，强行冲击看守队伍。朝鲜降兵受惊后四散逃跑，西侧空地很快乱成一团。多尔衮夺下一匹战马，带亲兵冲向河沟上游。
金应河调转轻炮已经来不及，只能派骑兵追赶。第三师参将也从北坡抽出两百枪手，沿山脊封堵去路。
多尔衮冲出两里以后，前方出现一条被拆毁的木桥。河水不深，河底却布满尖石。白甲兵牵马下水，追兵也从后方赶到。
双方隔着河滩交火，多尔衮身边亲兵接连中弹。他舍弃战马，从对岸岩壁攀上山坡，只带四十余人钻入东侧密林。追兵找到山脚时，林中已经分出数条踩踏痕迹。
铁岭谷地的战斗持续到后半夜。五千余名八旗兵中有三千人被俘，余下人员死伤或逃入山中。三千倭军失去接应目标，退向永兴港途中遭到骑兵追击，只剩千余人登船离开。
金应河派人连夜搜山，第三师则封闭通往咸兴的道路。天亮以后，斥候在东侧密林找到多尔衮丢弃的护腕和半块衣甲，却没有发现尸体。
一名受伤白甲兵撑到被俘以后，才交代多尔衮的去向。
多尔衮没有逃往咸兴，他带残部翻过东侧山岭，正朝汉城方向赶去。