兩軍對壘。義軍都穿著絳色的衣服，在綠色的原野上齊齊整整地站成一個三角形——三銳陣，甚是奪目。（《宋史·狄青傳附張玉傳》）宋軍分前後左右中列陣，宋將孫節、祝貴為前，石全斌為左，劉幾為右，狄青、孫河、餘靖居中，李定殿後。同時狄青令騎兵秘密繞行到義軍後方埋伏。狄青戴著一副銅製的麵具（這是狄青作戰的習慣），甚為猙獰。儂智高身穿一件紅色的戰袍，馬大人高，忽然直衝而出，猶如一團飛舞的火焰。義軍一起呐喊，地動山搖。餘靖膽怯後退，被孫河大聲嗬斥。此時，左前鋒孫節亦拍馬向前，直奔一個高坡。孫河大喊：“這裏是爭奪地利的地方嗎？”話音未落，儂智高閃電般投出長槍，孫節躲閃不及，護胸鏡就被儂智高的投槍擊穿，落馬而死。狄青失聲驚呼。祝貴接上收羅孫節殘部，以免逃散。而同一時間，右前鋒賈速率軍從另道衝上，占領了高坡。劉幾率右路軍衝出與義軍搏殺，混戰了兩個時辰，勝負未決。真是將在外，軍令有所不受。劉幾向狄青建議，使用騎兵衝擊義軍。這時，賈速順山勢往下直衝，硬把儂智高的戰陣切開，分成兩塊。狄青看見，急忙命令張玉等率左右廂5000鐵騎出擊，發火箭命令繞行到義軍背後的騎兵先鋒和斌率騎突然殺出，左衝’右突。義軍被分割夾擊，又缺乏對付騎兵的經驗，大敗。皇佑五年（1053年）二月九日的南寧三塘，血肉橫飛，屍體遍野，無數年輕的生命在此毀滅。是役，起義軍被殺2200人，重傷者3300人，軍師黃師、儂智高的弟弟儂智忠等57名將領被俘，喪失物資錢財大批，損失慘重。歸仁鋪血戰的布陣與搏殺場麵是非常宏大且慘烈震撼的。莫炳奎在《邕寧縣誌》裏說，狄青回京後，宋仁宗還命令他在宮裏把戰鬥過程演示一遍。（《宋史·和斌傳》）
歸仁鋪戰罷，賈遴為自己在戰場上擅自行動向狄青請罪，狄青拍拍他的後背說：“我還得獎賞你呢！這樣吧，你可以進豈州城去隨便拿點東西。”賈遴謝絕了。《宋史·賈述傳》載：“豈州城空，青使速人括公私遺墜，固辭。是時，將校多以搜城故匿竊金寶，獨遴無所犯。”
宋軍乘勝追擊至豈州城北。儂智高寡不敵眾，棄營而逃。關於這件事，有的史書記載說是“焚城而走”，有的則是“焚營而走”。據專家分析，焚燒豈州城是必須經過一番準備的。歸仁鋪一戰，心雄誌壯的儂智高根本就不會想到他會失敗，自然是不會有焚城的準備，而兵敗後宋軍緊緊追趕，他連撤退家屬都來不及，還有什麼時間去燒城燒營？
儂智高為了迷惑宋軍，使了一出金蟬脫殼之計，在路邊給一個士兵屍體穿上自己的金龍紅衣，旁邊放了個金龍盾，而後自豈州沿右江逃往雲南。其子儂宗旦等沿左江撤退。至和二年（1055年）四月，儂智高死在大理。
戰爭結束了，北宋在事實上卻認可了儂智高歸附的請求，儂智高的家鄉廣源恫被北宋設立為順州，陶弼為州刺史，楊文廣、蕭注等大批將領進人左、右江地區招撫了大批壯族酋長，在左、右江地區設寨駐軍，實施管理，設立好場、學校。不久，蕭注出任邕州知州，李師中出任桂州知州、廣西安撫經略使。皇佑五年（1053年），朝廷大表戰功，狄青升為樞密使同平章事。皇佑六年（1054年），宋仁宗認為楊文廣在這場戰爭中表現出了統禦軍事之才，於是破格提拔，連升四級，以供備庫使出任廣西鈴轄、兼豈州知州與宜州知州，駐守邕州，成為廣西一路總兵官，前後達七年之久。楊文廣在經營廣西的過程中浮出北宋軍界，並在後來對西夏的作戰中逐步成就他的人生輝煌，後來為宋朝禁軍的七大將領之一，實現楊門中興。
（《宋史·楊業傳附楊文廣傳》）
另一方麵，蕭注一直都沒能解決在今大新一帶活動的儂宗旦小股義軍。直到嘉佑三年（1058年），廣西轉運使王罕致信儂宗旦：“汝父內為交趾所仇，外為邊將希嚐之餌，非計也。汝歸服，擇利而為之。”（《宋史·五矽傳附王罕傳》）於是，儂宗旦接受招撫，“歸明出宋”。熙寧二年（1069年），儂智會（智高弟）上書歸附，被任命為古勿同知。熙寧二年（1069年）九月，儂智會被授予右千牛衛大將軍。（《宋史·神宗本紀》）熙寧八年（1075年），儂智會擊敗在廣源州叛亂、劫掠州的劉紀。這樣，至宋哲宗時期，左、右江各恫壯族人民都先後順應民族融合的趨勢，接受宋朝中央的管理。