高欢自信都出发，出兵抵御尔朱氏各军。因听说尔朱氏军容强盛，高欢有些踌躇。参军窦泰劝他用反间计，使尔朱氏自相猜疑，然后伺机进攻。高欢于是密派说客，分数路大肆造谣，这边说尔朱世隆兄弟想谋害尔朱兆，那边说尔朱兆已与高欢约定谋杀尔朱仲远。尔朱兆对尔朱世隆擅自废黜元晔早就不满，谣言越传越烈，他也越发起疑，于是他立即率领三百名轻骑去刺探尔朱仲远。尔朱仲远将他迎入营帐，尔朱兆却手舞马鞭，左右窥望。尔朱仲远见他情态有些奇怪，非常惊讶，彼此神色各异。尔朱兆也没怎么叙谈，便匆匆出帐，上马离去了。等尔朱仲远琢磨出是怎么一回事后，忙派斛斯椿、贺拔胜去解释并安抚尔朱兆。没想到，尔朱兆竟把他们拘禁起来。尔朱仲远大为惊惧，忙与尔朱度律带着部众逃回南方去了。
尔朱兆捆住斛斯椿、贺拔胜后，怒目呵斥贺拔胜说：“你犯了两条大罪，应该处死！”贺拔胜问是什么罪。尔朱兆当即厉声说：“第一，你杀了卫可孤；第二，尔朱荣将军去世，你没有与尔朱世隆一同回来，反而攻打尔朱仲远。我早就想杀你了，你死之前有什么要交代的，快说！”贺拔胜抗议道：“卫可孤是贼党，我们三兄弟和父亲一同为国杀贼，应该是立了大功，怎么能说有罪呢？尔朱荣将军是被君主杀死的，而我当时只知道有朝廷，所以没有顾念到将军。如今强寇迭起，骨肉相残，我们却频频内乱，怎么能抵御外贼呢？我不怕死，我来这里，只是为了告诉王爷应当谨慎，不要失策呀！”尔之兆一听，觉得有理，便没杀他。再经斛斯椿的婉言劝解，尔朱兆便放他们回去，自己则静待高欢前来。
高欢仍担心寡不敌众，又向段荣的儿子段韶问计，段韶说：“尔朱氏擅杀天子，残害大臣，屠戳百姓，这种人天理不容。将军顺应时局，替天行道，还怕他什么？”高欢随即进军广阿，与尔朱兆大斗一场，果然大破尔朱兆军。高欢乘胜攻克邺城，封杨愔为行台右丞，并将新主元朗接过来。元朗入城后，晋封高欢为柱国大将军，兼任太师；又封高欢的儿子高澄为骠骑大将军。
尔朱世隆听说高欢得到邺城，急忙联合尔朱兆一同攻打邺城，并请魏主元恭册立尔朱兆的女儿为皇后。尔朱兆得到消息十分欢喜，当下与尔朱天光、尔朱度律和好。斛斯椿与贺拔胜活着回来后，二人悄悄商议。斛斯椿说：“如今全天下都怨恨尔朱氏，如果我们继续为尔朱氏效命，最后只会跟他们同赴死地。还不如趁早倒戈，或许还有一线生机。”贺拔胜说：“现在尔朱天光与尔朱兆各据一方，我们最好把这些恶人杀光杀尽，免得留下后患，只是具体该怎么做呢？”斛斯椿笑道：“这有什么难的？看我的好了。”随即入帐拜见尔朱世隆，劝他立即邀尔朱天光一同讨伐高欢。尔朱世隆听信斛斯椿的话，当即派人征召尔朱天光。
尔朱天光存心观望，不想立即发兵。于是斛斯椿亲自入关面见尔朱天光说：“眼下只有王爷才能制服这个嚣张的高欢，难道王爷要坐视不理吗？而且一旦高氏得志，王爷的势力就会大大受挫，我相信王爷不会不懂唇亡齿寒的道理！”尔朱天光急忙说：“我也正想出兵呢。”当时雍州刺史正是贺拔岳，尔朱天光忙召他来商量。贺拔岳献策说：“当前各王的势力连成一片，高欢绝对不是对手。如果大家能戮力同心，必定是战无不胜。但从将军这方面来说，最好亲自镇守关中，固守根本，然后派精锐与各路大军合势。这样一来，进可破敌，退可自保。”尔朱天光本想听从贺拔岳的意见，可斛斯椿却坚持要尔朱天光亲自率大军赴敌。尔朱天光只好令弟弟尔朱显寿留守长安，自己率兵赶赴邺城。斛斯椿立即回去报告尔朱世隆。尔朱世隆急忙檄令尔朱兆与尔朱仲远两军与尔朱天光会师，又令留守洛阳的尔朱度律也立即赶去。于是四路尔朱军陆续抵达邺城，二十万大军横列洹水两岸，扎满营垒，如火如荼。
高欢召集的所有徒众也不过三万多人，大敌当前，他只好出动所有将士，屯驻紫陌。当时封隆之已升任吏部尚书，留守邺城。高欢亲自出城督师，都督高敖曹也率三千多乡民赶来。尔朱兆出营布阵，质问高欢为什么背弃誓言。高欢朗声回答说：“你我曾立誓，要共同匡扶帝室，如今天子在哪里呢？”尔朱兆回答说：“魏主元子攸杀害尔朱荣将军，我出兵报仇有什么不对？”高欢当即反驳道：“君要臣死，臣不得不死。况且，你敢说尔朱荣将军没有谋反的心思吗？他本就该死，哪里用得着你来报仇？今天，我与你恩断义绝！”说完就擂鼓开战。尔朱氏军仗着人多势众，包抄过来，很是凶猛。高欢率领的中军险些招架不住，高敖曹与高欢的伯父高岳两军，各自派出部分士兵绕到尔朱氏各军的后面偷袭，扰乱了尔朱氏军的阵势。尔朱氏军大惊，纷纷溃散。高欢军趁势反攻，大破尔朱军，贺拔胜与徐州刺史杜德当即投降。尔朱兆见大势已去，对着慕容绍宗抚胸长叹道：“都怪我当初不听你的话，养虎为患啊！”说着便纵马西去。尔朱仲远也奔往东郡，尔朱度律、尔朱天光逃向洛阳。
都督斛斯椿对部将贾显度、贾显智说：“尔朱氏已经败阵，看来很难东山再起，我们最好将他们赶尽杀绝，免得留下后患。”当晚便搜杀尔朱氏的余党，将尔朱世隆、尔朱彦伯的首级送到高欢那里。尔朱天光、尔朱度律二人也被押送到邺城。
尔朱氏的部将侯景本与高欢一同在北方崛起，后来辗转投入尔朱氏军，现在又投奔高欢。雍州刺史贺拔岳听说尔朱天光战败，便与镇西将军宇文泰商量一番，准备投奔高欢。二人于是径直攻占长安，并将留守长安的尔朱显寿作为降礼献给高欢。高欢随即任命贺拔岳为关西大行台，宇文泰为行台左丞，担任府司马。
随后高欢从邺城出发，护送新主元朗前往洛阳。走到邙山，高欢又变计了，秘密与右仆射魏兰根商议：“新主元朗终究是元氏宗族的旁枝，不如仍旧拥戴元恭为帝？”魏兰根说：“还是先派人去洛阳看看元恭怎么样，再决定吧。”高欢当即让魏兰根出发。魏兰根回来后，主张废黜元恭。这是为什么呢？原来魏主元恭风姿英挺，魏兰根怕他将来不受控制，所以不想拥立他。高欢随即召集百官，让众人评议一番，究竟该拥立谁为君主。有人说元恭比较贤明，能守住社稷。黄门侍郎崔严肃地说：“如果要推立贤明的君主，没有谁会比高王更贤明！广陵王元恭本是逆贼所推立，他怎么配称天子呢？”高欢随即令元朗留居河阳，自己则率领数千骑进入洛阳。