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下马，随即被一拥而上的日军砍为数段。
李如松五弟李如梅见李有升如此战死，大怒之下于远处张弓搭箭，一箭便射杀了小野成幸。日将安东常久见小野成幸被杀，怒气冲天，催动战马横冲直撞，砍杀明军多人。李如梅冷哼一声，再次百步穿杨，一箭准确射中其咽喉，安东常久坠马毙命。
日军另一猛将小川成重杀到，与游击将军李有异厮杀，连战七八回合之后被李有异斩杀，但李有异也不慎被挠钩拉坠下马来，遭十数支长枪刺穿。
李如松见连损亲信，也是双目血红大怒不已，拍马引军再冲敌阵，日将小野一郎前来阻拦，被李如松一击连刀带人砍成两截。
日将十时连久趁李如松旧力方使、新力未接之际赶上与李如松激战。李如松接战便落下风，大吼一声强行发力，这才逼退对手，但一时还难分胜负。又是艺高人胆大的李如梅出手，在两人酣战之际，竟然一箭射中十时连久左胸，十时连久扑通一声坠落马下。
血战之后，李如松与查大受、祖承训会合准备突围，小早川隆景见状不妙，再次下令前军死战到底，连续催促后续部队加速前进。
此时祖承训一马当先，身先士卒，先后于乱军之中力战数场，斩杀日将久野重胜、池边永晟；而查大受也不遑多让，乱军中杀了个三进三出，枪挑日将安东幸贞。
此时日军铠甲多为竹制，相比明军精铁甲而言防护程度较低，而混战之中的日军铁炮也不好发挥，原本就为数不多，现在还难以集中火力，加之战场地域偏狭，日军大部难以立刻铺开，只成批次进军。
反观明军人高马大，冲击力十足，兼持万历二式骑枪和精钢马刀，中、近战战力均可谓极强，因此明军将士得以寡敌众，浴血奋战之下竟然不落下风。
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