戰鬥開始，晉下軍副將胥臣命令士卒把駕車的馬蒙上虎皮，首先向楚右軍發起攻擊，陳、蔡的軍隊跟從楚軍本是不得已，遭到這一突然進攻，立即潰不成軍，蔡國公子印也被殺死，晉上軍主將狐毛另設前軍兩隊，出擊楚軍的逃兵，楚軍右翼被徹底打垮；晉下軍主將欒枝讓士卒砍伐木柴拖在車後，揚起塵土，偽裝敗逃，楚中軍立即發起追擊，左軍主將子西求勝心切，以為晉軍主力潰逃，帶部率先追趕，造成楚軍側翼空虛。晉見楚中計，元帥先軫率領中軍精銳攔腰截擊，狐毛、狐偃反轉回頭殺來，前後夾擊，楚國的左軍也被打垮。子玉見左右兩軍全垮，急忙收兵，這才不至於全軍覆滅。
城濮之戰以晉勝楚敗而告結束。晉軍在楚營內歇兵三天，班師而歸。向周天子獻上俘獲的戰車100輛和俘虜的步兵1000人。周天子設宴款待晉文公，命令大臣尹氏、王子虎和內史叔興父用策書頒命晉文公為諸侯之長，並賞賜了文公許多財物。
楚成王本不願與晉交戰，聽說子玉大敗而回，就派人對子玉說：“你失敗回來，有何麵目見申、息兩地的父老呢？”逼子玉自殺謝罪。但在打發走使者後，成王又後悔起來，忙派人收回成命，這時子玉在連穀（今河南西華縣南一帶）已自殺了。
城濮之戰使晉國國威大振，以前與楚國結盟的國家紛紛投靠晉國。文公在踐土（今河南原陽縣西南）建造王宮，與諸侯會盟，占據了霸主的地位。而楚國北上的戰略在這一戰中受到沉重的打擊，此後一段時間隻好轉向南方經營。
燭之武退秦師
周襄王二十年（前632年），晉楚城濮之後，晉國確立了中原霸主的地位。晉文公由此被列為春秋五霸之一。
但是，大國之間的爭霸戰爭，給小國帶來的卻是災難。特別是那些夾在晉、楚之間的諸侯國，更是疲於應付，左右為難。楚來則迎楚，晉來則迎晉，忍辱含垢，委屈求全。稍有不慎，便會遭到大國的攻伐。鄭國便是其中之一。
周襄王二十年（前632年），當楚軍揮師北上，與晉爭霸時，鄭國因楚近晉遠，不得不委曲求全，而站在楚國一邊。這一下惹惱了晉文公。城濮之戰後的第二年（周襄王二十一年，前631年）夏天，晉文公糾合宋、齊、陳、蔡、秦等諸侯公於霍泉（在洛陽城中）。除了重申踐土之盟外，便是商議討伐鄭國。最後，晉國和秦國決定聯合出兵。周襄王二十二年（前630年）的春天，晉文公先派了一支小部隊對鄭國作試探性進攻，以觀其可攻與否。到了九月，晉國和秦國便大舉出兵，攻入鄭國境內，包圍了鄭國的都城。晉文公攻鄭的理由是：鄭國君文公在自己流亡路過鄭國時曾對自己無禮；後來又背晉助楚。入鄭後，晉軍大營駐紮在函陵（今河南新鄭縣北13裏），秦軍駐紮在汜南（今河南中牟縣南，與函陵相距甚近）。晉軍由晉文公親自指揮，而秦軍則由秦穆公自己指揮。
晉、秦軍圍鄭後，鄭都城中一片惶恐。鄭國大夫佚之狐感到事態嚴重，便去找鄭文公，對鄭文公說：“國家的形勢已經很危急了。您若能夠讓燭之武去見秦伯，和秦伯談一下，秦軍必然撤退。那樣晉軍也會撤退。”鄭文公聽從了佚之狐的建議，去找燭之武商議。燭之武聽了鄭文公的請求，便推辭說：“臣年輕的時候，尚且不如別人。如今臣已經老了，做不了什麼事了。這個任務我完成不了。”鄭文公知道燭之武在埋怨自己不早日任用他，隻是到了危急的時候才想起他，便懇切地道歉說：“我不能早日任用你，讓你發揮才能，如今事情緊急了才來求你，這是寡人的過錯。但是，鄭國如果亡了，對您也沒有什麼好處。”燭之武答應了。夜裏，燭之武從城裏縋牆而出，摸到秦軍的軍營裏，見到了秦穆公。燭之武對秦穆公說：“秦軍和晉軍圍鄭，鄭已知己之必亡。然而，如果鄭國滅亡而對您有好處，那我們也願意滅亡。越過別的諸侯國而以遠地為己邊邑，您知道那是非常困難的事情。幹嗎要滅亡鄭國而讓鄰國增加力量呢？鄰國實力增加了，您的力量可就削弱了。如果留著鄭國而不滅亡它，讓鄭國為秦東道之主人，秦國外交之往來，鄭國可以助其乏困，這對您也並無害處。而且，您也曾經有恩於晉國。晉惠公夷吾答應割給秦國焦（今河南三門峽西）、瑕（今河南靈寶東）二邑，可是早晨歸國，晚夕即築城以備秦，這是您所知道的。晉國的貪欲哪裏有滿足的時候？既然東侵鄭國以開拓其封疆，又要放恣其心力而西拓其邊界，如不損害秦國，其土地將何從而得？損害秦國而有利於晉國，惟君圖之。”秦穆公聽了燭之武的話，覺得很有道理，損害秦國而有利於晉國的事情，他自然不願意做。因此，他單獨和鄭國簽訂了盟約，讓杞子、逢孫、楊孫留下來幫助鄭國戍守，便引軍撤回秦國去了。