岳飞率领三万应天军兵临灵州城下时，这座曾被蒙古铁骑踏破的城池正弥漫着焦土气息。城墙多处坍塌，护城河被尸体与碎石填满，蒙古留守的两千守军据守内城顽抗，城外还散布着数支游骑，不断袭扰宋军粮道。
“灵州乃河陇枢纽，若不尽快收复，我军西线补给始终受制。”岳飞立马阵前，望着城头飘动的蒙古狼旗沉声下令。他令士兵在城外筑起高台，架设投石机轰击内城，同时派敢死队填埋护城河，又令副将岳云率五千轻骑清剿城外游骑。投石机轰鸣声响彻旷野，巨石砸得内城城墙砖石飞溅，蒙古守军虽顽强还击，却架不住宋军攻势猛烈，内城城楼很快燃起熊熊大火。
鏖战至第三日，宋军正要架梯攻城，探马忽然来报：成吉思汗已命哲别率两万骑兵驰援灵州，且蒙古军沿途劫掠了西夏数个堡寨，正星夜赶来。岳云急道：“我军攻城已耗大半锐气，若腹背受敌，恐遭惨败！”岳飞却面色沉静：“蒙古军远道而来，必然疲惫。传令下去，留一万兵力继续佯攻内城，其余人马随我退至灵州东南的黄河渡口，那里芦苇丛生，正适合设伏。”
宋军刚在渡口布好阵型，哲别的骑兵便已杀到。蒙古军见宋军散乱排布，以为是仓皇撤退的败军，毫不犹豫地策马冲锋。待蒙古骑兵冲入芦苇荡，岳飞一声令下，芦苇丛中伏兵四起，床弩与火箭齐发。蒙古骑兵战马受惊，纷纷倒地，阵型瞬间大乱。岳云手持双锤率军冲入敌阵，与哲别亲兵激战，双方厮杀得难解难分。
就在此时，一支打着吐蕃旗号的骑兵突然从侧翼杀出，直冲蒙古军阵。为首的蕃将翻身下马，向岳飞拱手道：“我乃河湟吐蕃首领赵怀恩，奉宋夏盟约之命，率五千蕃兵来援！”原来宋江早料到蒙古会派兵驰援，此前便遣使者联络河湟吐蕃诸部。这些蕃部长期受蒙古侵扰，又感念宋朝的册封之恩，当即起兵响应。
蕃兵自幼在高原驰骋，马术精湛，他们挥舞着弯刀，专挑蒙古军战马的马腿砍去。本就陷入困境的蒙古军遭此突袭，更是溃不成军。哲别见势不妙，想要率军突围，却被岳云缠住。两人大战数十回合，岳云瞅准破绽，一锤砸中哲别臂膀，哲别忍痛率军突围，一路丢盔弃甲向西逃窜。此役宋军与蕃兵合力斩杀蒙古军万余人，缴获战马数千匹，彻底解除了灵州之围。
收复灵州后，岳飞亲自出城迎接赵怀恩。赵怀恩递上吐蕃诸部的联名誓书，愿助宋军驻守河湟，抵御蒙古，只求宋朝开放边境榷场，互通有无。岳飞当即应允，一面派人将捷报与吐蕃誓书送往宋江军中，一面组织士兵修复灵州城墙，并与蕃兵一同加固黄河渡口防线。
而在千里之外的蒙古大营，哲别的败报令成吉思汗勃然大怒。他一掌拍碎案几，眼中杀意凛然：“宋夏结盟已难对付，如今又添吐蕃助力。传我命令，调集五万大军，再联合西域畏兀儿部，兵分三路猛攻河陇！”一场更大的风暴，正在西北的土地上悄然酝酿。