在涿鹿郊外，双方摆开了交战的阵势。蚩尤头戴金盔，身披铜甲，率领手下81个部落的将士，发起了对炎黄联盟的冲锋。只见涿鹿旷野尘土飞扬、箭矢乱飞。紧接着，双方开始肉搏战。
经过多天的激战，本以为胜券在握的黄帝，竟然九战九败。蚩尤部众的战斗力，让黄帝、炎帝大吃一惊。恰在此时，天空降下大雾。烟雾弥漫，伸手不见五指，让炎黄部众惊惶万状。
黄帝手下有很多大臣，其中不乏能工巧匠。晚上，大臣风后登上一座山丘，他抬头望着天上的北斗七星，灵机一动。随后，他命令士兵砍伐山上的树木，经过精心设计，发明了指南车。
这个指南车，与后来的指南针不同。指南针依靠磁力指示南北方向，而指南车拥有复杂的木制齿轮组合。不管指南车如何行走，指南车上小木人的右手，总是指向正南方向。
有了指南车的帮助，黄帝、炎帝率领部众，冲出了弥漫的大雾。为了激励士气，黄帝命手下工匠，用夔皮制作了80面大鼓。敲击夔皮鼓的鼓槌，也不是普通的木棒，而是用雷兽的长骨做的。
蚩尤率领部众紧随其后，准备与黄帝、炎帝决一死战。黄帝命令士卒一齐敲击夔皮鼓，震耳欲聋的战鼓声，传到了很远的地方，让蚩尤部众惶惶不可终日，炎黄联盟获得了几次胜利。
虽然没有了大雾，但狂风暴雨接踵而至。双方都没有准备，更没有帐篷。一个个将士，就像一个个落汤鸡。双方将士踏着泥泞的地面，仍然在艰难地互相攻打。几日后，雨过天晴。
黄帝、炎帝大喜过望，利用天时、地利、人和的优势，集中兵力攻打蚩尤，双方互有伤亡。轩辕城里的男女老少，都加入了支援的行列。经过几个月的交战，蚩尤携带的粮草早已经用尽。
面对蚩尤的颓势，黄帝、炎帝乘胜追击。饥肠辘辘的蚩尤部众，哪里还有继续交战的心情，纷纷四散奔逃。黄帝手下大将应龙，率领手下人马包围了蚩尤。经过激烈搏杀，蚩尤被应龙杀死。
涿鹿之野，到处是面目全非的尸体。那些被击伤的将士，有的躺在地上嚎叫，有的大哭不止。剩下的几十个部落首领，率领各自部众四散溃逃。有的逃往南方，有的逃往西方。
激烈的战事结束了，黄帝命令把俘虏带到轩辕城，并且给蚩尤手下受伤的将士医治。双方战死的将士，黄帝吩咐在合适的地方安葬。在黄帝、炎帝等人的劝说下，很多蚩尤部众愿意投降。
消灭了蚩尤，华夏联盟的势力，很快往南推进到中原地区。自此以后，炎黄联盟成了中原真正的主人。随着在一起杂居、聚居尤其是互相通婚，炎帝、黄帝和蚩尤部众，逐渐开始融合。
涿鹿之战的规模，远远超过阪泉之战。蚩尤虽然战败身死，但他在东夷、三苗等部族、部众心里，仍然是神一样的存在，所以虽败犹荣。东夷、三苗等地，都有祭祀蚩尤的祠堂或庙宇。
有人考证，涿鹿之战发生在公元前2677年。双方交战的地方涿鹿一带，既可以放牧马牛羊，也适合种植各种农作物。
蚩尤是中华民族的第一位战神，虽然身首异处，但仍然受到后世纪念。黄帝、炎帝和蚩尤，被称为华夏民族的“中华三祖”。