东魏元象元年（西魏大统四年，公元538年）七月，在收复了洛阳以东之后，东魏大行台侯景、大都督高敖曹等将将西魏骠骑大将军独孤信团团包围于金墉城内，东魏太师高欢另率大军朝洛阳开来。侯景下令纵火焚烧洛阳城，洛阳城内城外顿时火光冲天，官衙、民宅、寺庙等建筑大多被焚毁，只剩下十之二三侥幸保存了下来。刚刚投降西魏的贺若统之子贺若敦也在金墉城城内，他武艺高强，手挽三石的强弓，箭不虚发。此时，新婚不久的西魏皇帝元宝炬正打算带着妻子前往洛阳拜谒祖陵，恰巧独孤信告急的文书传来，元宝炬遂决定与丞相宇文泰一起东下，他命令尚书左仆射周惠达辅佐太子元钦留守长安，开府仪同三司李弼、车骑大将军达奚武率领一千骑兵充当先锋，率先出发。八月三日，西魏丞相宇文泰率领大军进抵穀城（河南省新安县）。
听说西魏援军前来的消息，东魏大行台侯景等人打算整顿军队，以逸待劳，等到西魏援军来到洛阳近郊之后再战，可是，仪同三司莫多娄贷文请求率领本部人马西上，给予初来乍到的西魏军迎头痛击。侯景等人反复劝说，但莫多娄贷文勇猛果决，刚愎自用，拒不听从侯景等人的劝说，与可朱浑道元率领一千骑兵渡过瀍涧西去，夜里，他们在孝水（河南省新安县境内）与西魏李弼、达奚武所部遭遇。李弼命令将十们齐声高叫，用马匹拖着树枝扬起尘土，莫多娄贷文误以为西魏大军到了，遂率部掉头而逃。李弼趁势追击，斩杀了莫多娄贷文，可朱浑道元单人匹马逃脱，所部全部被西魏俘虏，送到了弘农。
当夜，宇文泰的大军就赶到了瀍水（洛阳附近的一条河流）东岸，侯景等人匆忙率部东撤。第二天，宇文泰率领轻装骑兵在黄河岸边追上了侯景，侯景北面依托黄河大桥，南端连接邙山，列下军阵，与宇文泰决战。
战事刚刚打响，西魏主帅宇文泰就险些丧命。宇文泰的坐骑被流箭射中，失去控制，把宇文泰也摔下马来。东魏士兵们追了上来，宇文泰身边的侍卫也都四散而逃。就在这时，都督李穆跳下马来，用马鞭抽打宇文泰的脊背，高声喝道∶"你这个陇东的军士，你们的主帅逃到哪里去了?为何你一人留在此地?"追兵见李穆在鞭打宇文泰，遂不再怀疑宇文泰是个大人物，从他身边飞驰而过。等到追兵离去后，李穆将自己的马匹交给宇文泰，二人这才匆匆逃离了战场。
当天，浓雾密布，双方从清晨一直激战到下午，交战了数十回合。由于双方阵势拉得很长，首尾不能照应、各处战况谁都不清楚。西魏独孤信、李远在右翼，赵贵、怡峰在左翼，他们均不顺利，又不知道元宝炬、宇文泰的下落，均丢下队伍，单身逃离战场。开府仪同三司李虎、念贤等部担任后卫，看到独孤信等人退下后，也都狼狈而逃。
实际上，宇文泰回到军中后，他指挥的中军士气重新高涨起来，英勇奋击当面东魏军队。东魏大都督高敖曹素来瞧不起宇文泰，他特意在阵前竖起华丽的都督大旗、伞盖，西魏军队全力猛攻，高敖曹全军覆没，他本人单枪匹马北逃到河阳南城（黄河大桥南端的城堡）。守卫河阳南城的东魏守将高永乐是高欢的堂侄，与高敖曹不和，遂趁机报复，闭门不纳。高敖曹仰面大喊，请求城上垂下绳索，城上却毫无反应。高敖曹只能躲到桥下，追兵见到高敖曹的贴身奴仆手里拿着一条金腰带，遂逼问高敖曹的下落，奴仆指了指桥下。高敖曹情知难以脱身，遂抬起头颅，说道∶"来来来!给你一个开国公!"追兵一刀下去，砍掉他的头颅而去。高敖曹死时四十八岁。
高欢听说后，痛心疾首，肝胆俱裂，杖打高永乐二百大棒，追赠高敖曹为太师、大司马、太尉。宇文泰答应赏赐砍杀高敖曹的那人一万匹绸缎，每年付给他一点，等到四十三年后北周灭亡，还未付清。
西魏军队又斩杀了东魏西兖州刺史宋显等人，俘虏一万五千多名东魏士兵，东魏将士跳入黄河淹死的又有上万人。激战中，西魏王思政下马战斗，他手持长矛左右猛击，一击总要打到数人，但深陷东魏军的重重包围之中，身边的将士全部战死，一直打到天黑，王思政身负重伤，昏倒在地。每次战斗，王思政总是身穿破旧的铠甲，敌人也不知道他是位将帅，因此，他侥幸捡回一命。天黑以后，王思政的部下雷五安在战场上哭着呼唤王思政，正巧王思政苏醒过来，雷五安割下衣裳，包扎好他的伤口，扶着王思政骑上马，直到深夜才回到营中。
平东将军蔡祐在夏州时曾被宇文泰称为儿子，激战中，他也是下马步战，身边的随从劝他上马，蔡祐大怒说∶"丞相像对待儿子一般爱我，今天我岂望活着回去!"率领身边十几人大喊着冲入东魏军中，杀伤了很多敌人。东魏将他们包围了十几层，蔡祐拉满弓弦，四处射击。东魏军招募身穿厚铠甲、手持长刀的猛士径直上前单挑蔡祐，等到那人冲到距离蔡祐三十多步的时候，有人劝说蔡祐发射，蔡祐："你我的性命就在此一箭，岂能随便射出!"等到那人冲到十步那么远时，蔡祐这才一箭射去，那人应声倒地。东魏兵稍稍后退，蔡祐等人也慢慢脱离了包围圈。
李弼深入东魏阵中，身负七处枪伤，被东魏军抓获，李弼假装伤势很重，昏迷在地，他趁着守卫懈怠之际，突然跃上身边的战马，一路狂奔逃回关中。西魏将窦炽身边仅剩两个骑兵，三人被东魏军队追击，逃到邙山，窦炽下马，依托山峦抵御敌人。不一会儿，东魏军人越聚越多，从三面朝窦炽三人杀来，箭如雨下。跟随窦炽的那两名骑十的弓均被敌人射坏，窦炽让他们两人的箭都交给自己，朝敌人射去，每发一箭，敌人无不应弦而倒。东魏士兵们说道∶"就是抓住这家伙也得不偿失。"遂稍稍后退了下来。窦炽趁着敌人懈怠，遂突围而去。
东魏邙山战败，各路大军都通过黄河大桥狼狈北逃，唯独万俟受洛干按兵不动，对西魏军说道;"万俟受洛干在此，要来只管来!"西魏军不敢上前，遂撤离战场，高欢将万俟受洛干的营地命名为回洛。
西魏左右两翼都退去了，宇文泰独自不能继续留下，遂焚烧大营西撤，留下仪同三司长孙子彦守卫在金墉城。宇文泰与西魏文帝元宝炬一路西行，当他们行至弘农时，弘农守军已经弃城而去，头一天被俘的东魏莫多娄贷文所部的俘虏闭门固守，宇文泰率军攻下城池，诛杀了数百人。蔡祐在弘农追上了宇文泰，夜里，宇文泰见到蔡祐后，说道："蔡祐，看到你能安全回来，我就没什么可担忧的了。"由于惊恐过度，宇文泰难以入睡，他把头枕着蔡祐的大腿，才能安然入睡。蔡祐每次出战，总是冲在最前面，战后，众将总是为功劳大小争吵不休，唯独蔡祐不说一句。宇文泰总是赞赏道∶"蔡祐从不说自己的功劳，我将代替他来说。"宇文泰在弘农稍事休息后，即任命王思政为侍中、东道行台，命其镇守弘农，他自己则与元宝炬一起朝关中而来。
可就在这时，一个非常不妙的消息却传到了宇文泰的军中。
由于西魏倾国东伐，关中留守的部队很少，在沙苑之战中俘虏的东魏士兵都散居在民间，他们听说西魏兵败的消息后，就暗中联络，阴谋发动叛乱。李虎等人先期回到长安后，无计可施，与太尉王盟、尚书仆射周惠达等人带着太子元钦挑出长安，驻扎在渭河北岸。各地百姓公然相互抢劫，关中一片混乱。沙苑之战中被俘的东魏都督赵青雀、雍州百姓于伏德等人趁乱发动叛乱，赵青雀占领长安内城，于伏德占据咸阳，与西魏咸阳太守慕容思庆一起招收东魏降卒，抵御西魏西归的部队;长安外城的百姓联合起来，反抗赵青雀，天天与之交战。大都督侯莫陈顺在渭河河桥与变民作战，屡破叛军，叛军遂不敢出城。
河桥之战西魏军战败的消息传来，镇守河东（山西省永济市）的王罴大开城门，他对大家说"现在听说大军失利，赵青雀又在京师作乱，弄得人心惶惶。我王罴奉命镇守此城，将以死报答君王之恩。有愿意与我同心协力的，就留下固守此城;假如担心城池终将陷落的，就请早早离开。"大家被王罴的坦诚感动，全都愿意留下。
听说关中大乱，西魏文帝元宝炬、丞相宇文泰停留在阕（音∶文）乡（河南省灵宝市境内）观望。宇文泰认为，西魏军队刚刚经过大战，都十分疲惫，不宜迅速入关，他又认为赵青雀等人不过是乌合之众，难以有所作为，他说∶"等我到了长安，以轻装骑兵给其施加压力，他必然会自绑双手投降的。"通直散骑常侍陆通劝谏道∶"赵青雀蓄谋已久，肯定不会轻易投降的，马蜂、蝎子虽然个头很小，毒性却很大，岂能轻视!况且，赵青雀等人谎称东魏军即将到来，如果我们仅仅率领轻装骑兵前去，百姓们必定会相信他们的谎言，将更加惊慌。如今，我们的军队确实非常疲惫，但是仍然不乏精锐，凭借着大人的威名，率领大军前去，何必担心不会取胜!"宇文泰听从了他的建议，遂率领大军火速入关。
关中百姓见到宇文泰亲自回来了，无不悲喜交加，相互庆贺。华州刺中宇文导（宇文泰长兄宇文颢次子、宇文护次兄）率军偷袭咸阳，斩杀了慕容思庆，生擒于伏德，而后，他又驻扎在渭桥，与宇文泰的大军会师，一起进攻赵青雀。宇文泰回到长安后，很快就平定了赵青雀的叛乱。西魏太傅梁景睿因病留在长安，与赵青雀通谋，宇文泰也将其斩杀，关中又重新恢复了秩序。
东魏太师高欢从晋阳亲率七千骑兵南下，行至孟津，还未渡河，河桥之战已经结束，西魏军也已经西撤。高欢遂命令部队渡河，派遣部将率军一直追到崤山，却没有追上。高欢率军进攻金墉城，西魏守将长孙子彦弃城而逃，高欢又将洛阳城内侯景尚未焚毁的宫室、民宅全部焚毁，又把金墉城彻底铲平，这才匆匆回到了晋阳。
高欢原本派遣斛律金前往泰州（西魏的王罴驻扎的蒲坂），以牵制西魏军，但当斛律金进抵晋州时就听说了东魏军队败退的消息，遂停留在那里，与行台薛修义一起讨伐乔山的变民，不久，高欢也率军前来，一起讨平了叛乱，并顺势攻下了被西魏占领的南绛（山西省绛县东南）、邵郡（山西省垣曲县）等数城。
沙苑之战后，西魏不仅巩固了潼关天险，又夺占了黄河以东的蒲坂等地，显然，在高欢看来，西魏军队占据河东一带是东魏帝国的心腹之患、将直接威胁到晋阳腹地的安危，这让高欢寝食难安，假如以后西魏军队从蒲坂和洛阳夹击东魏，南北呼应，东魏将处于非常危险的境地，但此时高欢已无力兼顾洛阳，他的首要任务是再夺回河东，扭转不利的战略态势，这当属他破坏洛阳的原因。高欢因裴让之的弟弟裴谭之投降西魏，遂将他们兄弟五人都囚禁起来，裴让之说∶ "过去，诸葛亮兄弟各为其主，况且，我的老母亲还在这里，我绝不会做出不忠不孝之事。大人以诚待人，大家也会真心归附;大人如果心存猜忌，恐怕要建立其霸业就难了啊!"高欢听了遂将他们都释放了。
九月，西魏皇帝元宝炬重回长安，宇文泰则回到华州，这次河桥之战终于落下了帷幕。
