當蒙古軍隊的哨兵前來向鐵木真報告:“乃蠻人來到了”時，鐵木真毫無畏懼地降旨說:“人數多，死的也多，人數少，死的也少。”隨後就下令迎擊。此時的鐵木真早已不是十三翼之戰時的初出茅廬之輩了，他已經是一個四十三歲的中年人，積累了豐富的戰爭經驗。他改編了軍隊，加強了紀律，克服了遊牧部落散漫的缺點。當鐵木真汗經過整頓的軍隊以戰鬥隊形出現在太陽汗面前時，一旁的札木合驚呼:“看啊，〔我的〕安答鐵木真軍隊的陣勢和戰鬥隊形真是與眾不同”。
在8萬乃蠻軍前佈陣的4.5萬蒙古軍實行多層次多梯隊的縱深配置。第一梯隊是先鋒哲別、忽必來率領的精銳；隨後是第二梯隊；第三梯隊是鐵木真的本隊，第四梯隊是總預備隊，鐵木真的弟弟合薩兒領率的大中軍。每一梯隊都是密集隊形的騎兵戰鬥集團，而每個梯隊又分成若干密集隊形的騎兵戰鬥隊。
大戰之前，鐵木真親自發布戰術原則：“進如山桃皮叢，擺如海子樣陣，攻如鑿穿而戰乎!”這實際上是說，第一、部隊向前進攻時，一個千人隊要分成若干小隊，分散聚簇前進，前後左右相互聯絡，可以防止某一部位遭受敵人猛烈衝擊時造成隊伍潰散。第二、部隊向前衝鋒時，要將一個千人隊擺成寬正面縱深隊形，一般是橫隊百騎，縱深十列，側翼的騎兵配置重裝。根據地形條件和敵方陣勢，可以由若干個千人隊組成加寬正面或加深縱向的加強隊形。這種隊形展開衝鋒時，萬馬奔騰，汪洋一片，鋪天蓋地，勢難阻擋。第三、部隊向前進攻衝鋒時，以前鋒軍（由最優秀的勇士組成）實施突擊強攻，如同鑿子攻木一般，直衝敵軍統帥陣地。
而在戰鬥時的蒙古騎兵會組成五排隊形。重騎兵組成頭兩排，旨在進行主要的打擊。這些馬著皮革製成的裝甲。兵士們頭戴鐵盔，身穿牛皮胸甲，胸甲上面帶有鐵製鱗片，拿著12英尺長矛、弓和短彎刀、戰斧或狼牙棒。身穿輕盔甲或根本不穿盔甲，攜帶短劍、投槍和弓箭的輕騎兵組成最後三排。輕裝部隊分成三個小分隊——即先鋒和兩翼——在主力部隊前邊很遠的位置分散開來開展小規模戰鬥。假如敵人攻其一翼，與他相遇的輕騎兵便自動成為先鋒，其他散兵部隊轉向兩翼，主力部隊正面迎敵。一旦先鋒與敵人交戰，主力部隊後三排中的輕騎兵便穿過重騎兵行列來參加戰鬥。假如蒙古人正在挺進，輕裝部隊便把箭和投槍雨點般地射向敵人。倘若敵人正在挺進，輕裝部隊便趕在他前面一邊撤退，一邊向後放箭。在這兩種情況下，目的都是打亂敵人的陣腳。當敵人陣營果然亂了時，輕騎兵便脫離戰鬥，轉移到兩翼，從而給重騎兵留出暢通的道路，以便其衝上來進行決定性的打擊。倘若輕騎兵未能在敵人防線上造成必要的空隙，指揮官便會命令一翼上的輕騎兵從側面攻擊敵人的側翼。與此同時，重騎兵包抄到這一側翼後面，從其後方發動決定性攻擊。這個戰術被稱為“Tulughma”，在未來的戰爭中將屢試不爽。
“Tulughma”戰術
1204年7月1日，眼看蒙古軍殺將過來，太陽汗向札木合詢問敵情——畢竟整個乃蠻軍中沒有比他更瞭解鐵木真這位“安答”了。札木合指著陣上的蒙古軍隊逐一介紹：“（哲別、速不臺、者勒蔑、忽必來）是我的帖木真安答用人肉餵養，用鐵索栓著的四條猛狗。驅趕我軍哨兵的就是他們”；“他們是追趕拿槍的男子，殺了他們而奪其財物的那些人。他們是追趕拿環刀的男子，把他們砍到而奪其財物的那些人。他們被稱做兀魯兀惕人、忙忽惕人。如今他們不是歡躍著殺來了嗎？”；“我的安答鐵木真。他渾身上下以生銅鑄成，用錐子去扎，找不到空隙；他全身用精鐵鍛成；用針去刺，找不到縫兒，你仔細看看吧!”對於鐵木真的弟弟合撒兒，札木合對太陽汗說:“他是月倫兀真用人肉養著的一個兒子，身高過丈，一頓能吃一頭小牛。他發怒之時，引弓放其叉披箭，能射穿隔山的一二十人。他和敵人相鬥時，引弓放射長箭，能射穿越野橫渡之人。他生得與眾不同，身軀莽撞，像個大魔君。”
可以想象，從未上過戰場的太陽汗聞之膽寒，每聽說完一個人，就往山上退幾步，最後退到了崖頂，乃蠻軍隊也跟著上山立下了陣腳。但狡猾的札木合重施故技，又一次向鐵木真派出密使，告知乃蠻軍的佈防情況，“太陽汗聽了我的話後，已嚇的昏了，驚慌地退到了高處，經過我的口誅舌伐，他已害怕地爬上山去。安答，你要堅定，他們已經上山了。這些人沒有迎擊的膽量，我已經離開了乃蠻，你要謹慎!”。告密之後，札木合隨即離開了戰場，投奔乃蠻北部的不亦魯黑汗去了，他仍然指望能夠再次在太陽汗與鐵木真的兩敗俱傷中漁翁得利。
得知乃蠻軍的將士毫無戰鬥意志，驚恐萬狀，士氣沮喪的情況和統帥部的位置和太陽汗的心理狀況的最新情報之後，鐵木真集中兵力，向縱深突擊。蒙古軍雖然兵少，卻士氣高昂，經過多梯次的衝擊，突破乃蠻軍的正面防禦陣地，並向兩翼及縱深擴展戰果，鐵木真親率怯本隊的怯薛軍，直逼太陽汗的大本營。此時，固守在各山頭之乃蠻軍，見自己統帥部將要被包圍的情況後，欲圖下山回救，但被合撒兒所率的大中軍所截擊。於是，下山準備援救統帥部的乃蠻軍卻遭到了蒙古軍的兩面夾擊，不經多時，被鐵木真軍擊破或殲滅。惟有從峽谷西側越山而來的一部分乃蠻軍，對蒙古軍的包圍尚有點威脅，但因山高林密，攀越艱難，因此前進速度極慢而鞭長莫及了。
眼看救援無望，蒙古軍卻在步步逼近，太陽汗便乘夜準備率眾突圍。由於蒙古軍早已把下山通路均已派兵封鎖，乃蠻軍無法通過，只好攀登山澗陡崖、野獸行走的小道，可是，因人馬甚眾，在夜暗行動又不便，許多人在逃跑時“從納忽山崖上墜落亂堆在一起，跌碎骨骼，如爛木頭般相壓而死”，太陽汗本人也在這次突圍過程中被亂箭射傷，因流血過多，只好躺在一處難以攀登的山坡上。跟隨他的有火力速八赤等幾個親信將領。火力速八赤對他的部眾說:“讓我們在他死去之前，在他面前廝殺吧，讓他看到我們戰死吧!”於是他率部眾衝下山坡，直至全部戰死為止。鐵木真本想活捉這樣的忠臣，但他們沒有讓鐵木真如願。事後鐵木真感嘆道:“有這樣的那可兒保護他，太陽汗死了也沒什麼可悲傷的。”
翌日，太陽汗傷重而亡，乃蠻軍隊在納忽山之戰徹底慘敗。鐵木真汗率軍繼續追擊逃散的乃蠻軍隊。乃蠻太子屈出律當時不在太陽汗大營中，聞知父親戰死，急忙逃至塔米河(即鄂爾渾河左岸支流塔米兒河，發源於杭愛山北麓，流經今蒙古國後杭愛省境內)畔紮營結寨。蒙古軍隊衝來時，屈出律也抗拒不住，只得繼續一路西逃，奔入北乃蠻部其叔父不亦魯黑汗處。強盛一時的乃蠻部只經過一天的戰鬥，就已經不復存在了。在十幾天內，蒙古軍隊追擊潰散的乃蠻殘軍一直到阿爾泰山前，將乃蠻本部部眾百姓全部收服，而跟隨札木合投奔太陽汗的札答蘭、泰亦赤、弘吉刺等部落的殘餘人馬走投無路，至此也全部投降鐵木真。
鐵木真攻滅乃蠻
在追擊戰中，蒙古軍俘虜了太陽汗的掌印官塔塔統阿（畏兀兒人）。合撒兒問他:“你懷揣太陽汗金印，想做什麼?”塔塔統阿回答:“這是我的職責，我要把這顆金印送給舊主，不小心被俘了。”合撒兒又問:“這顆金印有什麼用?”塔塔統阿又答道:“出納錢穀，委任人才，用於各種政令。”合撒兒稱讚他為忠義之人，遂報知鐵木真。鐵木真汗勸他歸降，並令他為蒙古實行此種印鑑制度效勞，同時用畏兀兒字母為蒙古人創造文字，教習王子及諸親王等。從此，蒙古民族開始有了自己的文字。這種畏兀兒字母蒙古文字經過不斷改進，一直沿用至今（反而維吾爾文已經改用阿拉伯字母）。
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