楚成王見形勢不利，退回申地（今河南南陽）駐紮，防備秦國的襲擊，又命令戍守齊國穀邑的申公叔時和圍攻宋國的子玉率部撤退，避免與晉軍交戰。他認為晉文公在外流亡了十九年，險阻艱難，全都經曆了：民情真假，他都知道了，上天使他享有高年，同時除掉他的禍患。天所予，不可敗。但是子玉卻驕傲自負，堅持要與晉軍作戰，他說：雖不敢保證一定能建立什麼了不起的戰功，但希望用勝利堵住奸邪小人（指楚大夫蒍賈）進讒言的嘴。於是，子玉派大夫宛春到晉軍中談判，條件是恢複衛侯的君位，同時退還曹國的土地，楚軍解除對宋國的包圍。狐偃認為子玉太無禮，晉君（文公）隻得到釋宋之圍一項好處，而楚臣（子玉）卻得到恢複曹、衛兩項好處。不能失掉這個戰機。先軫不同意，他認為楚國一句話就使曹、衛複國、宋解圍，三個國家都安全，晉國如果不同意，這三國就均被滅亡，這就是晉國無禮。不如暗中答應恢複曹、衛兩國，使他們叛離楚國；再用扣留楚軍使者宛春的辦法來激怒子玉，等打完仗再考慮曹、衛的問題。晉文公很高興，就采納了先軫的意見。曹、衛兩國果然派人到子玉營中同楚斷交。子玉十分氣憤，立即率軍北上與晉軍作戰。文公見楚軍逼近，下令退避三舍（古時一日行軍30裏為一舍）。將士們對後退很不理解，認為晉君躲避楚臣是極大的恥辱，何況楚軍攻宋不下，在外轉戰多時，已經疲憊不振。狐偃向他們解釋這樣做是為了報答文公當年逃亡時楚君給予的恩惠，兌現文公當年所許的“兩國若交兵，退避三舍相報”的諾言。於是晉文公、宋成公、齊國大夫國歸父、崔夭、秦穆公之子小子愁率軍退後九十裏，在衛國的城濮（今山東濮縣南）駐紮下來。楚軍隨即逼了上來，在城濮附近的險要地帶紮營。
晉文公既害怕別人議論自己忘恩，又擔心士卒不願盡力作戰，所以在與楚交戰的問題上猶豫不決。三軍將領都勸他下決心打。狐偃認為，這一仗若打勝，就可以得到諸侯國的擁戴，取得霸主的地位；即便打不勝，晉國外有黃河之阻，內有太行之險，沒什麼可擔憂的。欒枝也說，漢水北麵的姬姓國都被楚國吞並，思念小恩小惠而忘記大恥大辱，於國不利，應當與楚國交戰！文公這才堅定了決心。
子玉誤把晉軍禮讓性的後撤誤認為是害怕楚軍，於是剛紮下營盤便派大夫鬥勃向晉文公挑戰道：“請和您的部下遊戲一番，您可以扶著車前橫木觀賞，我也陪您來開開眼界。”文公讓欒枝回答說：我們國君領教命令了。楚王的恩惠不敢忘記。既然得不到諒解，那就煩請大夫告訴你們的將帥：準備好你們的戰車，敬奉你們的君命，明天早晨戰場上相見！
晉楚城濮大戰前，晉軍方麵，有戰車700乘，兵員37000人，另有齊、秦、宋的支援。中軍元帥是先軫，卻溱為副；上軍主將是狐毛，狐偃為副；下軍主將是欒枝，胥臣為副。楚軍方麵，子玉為中軍主帥，指揮警衛王室的西廣、東宮及若教六卒，共有戰車180乘；子上為右軍主將，指揮陳、蔡兩國的軍隊；子西為左軍主將，指揮申、息兩地的地方部隊。晉軍的上軍對楚軍的左軍，下軍對右軍，臨戰，子玉誇下海口說：“今天晉軍必定覆沒！”
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。