界橋之南，彤雲密布。
得知白馬義從擊潰倭兵，後顧無憂，公孫瓚終於放下心來，拔營南下。北平軍和冀州軍在界橋南約二十裏處擺開陣勢，準備一決雌雄。
公孫瓚有精兵三萬，排列成方陣，兩翼各配備騎兵四千餘人。
袁紹命大將鞠義領八百先登在前，布強弩千張於兩翼。
公孫瓚輕視袁紹兵少，縱騎兵出戰。鞠義命士兵伏於楯下不動，待敵騎衝到隻距離幾十步的地方，一齊跳躍而起，砍殺過去；與此同時，千張強弩齊發，向北平騎兵射去。公孫瓚的軍隊遭到意想不到的打擊，全軍陷入一片混亂，騎兵、步兵都爭相逃命。鞠義的軍隊則越戰越勇，臨陣斬殺了公孫瓚所署冀州刺史嚴綱，斬殺千餘人，又乘勝追到界橋。公孫瓚試圖守住界橋，但再次被打敗，鞠義一直追擊到公孫瓚駐營地。
袁紹命令部隊追擊敵人，自己緩緩而進，隨身隻帶著強弩數十張，持戟衛士百多人。在距離界橋十餘裏處，聽說前方已經獲勝，就下馬卸鞍，稍事休息。這時公孫瓚部逃散的騎兵二千多人突然出現，重重圍住了袁紹，箭如雨下。別駕田豐拉著袁紹，要他退進一堵矮牆裏，袁紹猛地將頭盔摜在地上，說：“大丈夫寧可衝上前戰死，躲在牆後，難道就能活命嗎！”他指揮強弩手應戰，殺傷了公孫瓚的不少騎兵，公孫瓚的部隊沒有認出袁紹，也漸漸後退。稍頃，鞠義領兵來迎袁紹，公孫瓚的騎兵不得不撤走。
黑山軍首領張燕因此前被袁紹蠶食地盤，派部將杜長等為公孫瓚助陣，也被袁紹擊敗，黑山軍與袁紹的仇怨越結越深。
界橋之戰是公孫瓚和袁紹為爭奪河北霸權，爆發的第一場會戰。
最終，這場會戰以河北軍事強人公孫瓚敗退落幕，整個過程和曆史上的情形幾乎沒有什麼出入。界橋之戰雖然激烈，雙方各自出動了數萬人馬，但雙方都沒有遭受重大戰損，按照曆史劇情，隨後一兩年時間，公孫瓚能繼續發動龍湊之戰、巨馬水之戰，就是因為界橋之戰沒有傷筋動骨的緣故。
界橋之戰戰損不大，後續影響卻不小。
首先，阻止了公孫瓚南下，提振了冀州軍士氣。
公孫瓚南下受阻，袁紹成功地為自己鞏固冀州和消化冀州爭取到時間。這場勝利使縱橫北疆無敵手的北平軍遭遇敗績，沉重打擊了北平軍的士氣，改變了公孫瓚強而袁紹弱的軍事格局，雙方整體形成均勢。
其次，公孫瓚和劉虞關係趨於緊張。
界橋之戰失利後，公孫瓚不得不退兵，在廣陽郡（燕國）薊縣東南另築小城自守。薊縣是幽州治所，公孫瓚在薊縣附近駐城，劉虞脾氣再好也受不了。劉虞本不想摻合公孫瓚和袁紹的鬥爭，但此事之後，劉虞對公孫瓚的不滿越發明顯。
第三，渤海易主。
戰後公孫瓚被迫退出冀州，渤海郡被冀州軍收回。
順便說一句，魚不智對這個結果哭笑不得。當初冀州府使者都到了飛魚領，眼看就要發放諸侯任務，關鍵時刻公孫範反水，渤海主權發生變更，州府使者臨時又縮了回去，最後成全了廟街十三少躋身諸侯行列。這才沒過多久，袁紹又恢複了對渤海郡的控製，但魚不智失去的東西卻無法返還，思之念之，隻能說天意弄人。