界桥之南，彤云密布。
得知白马义从击溃倭兵，后顾无忧，公孙瓒终于放下心来，拔营南下。北平军和冀州军在界桥南约二十里处摆开阵势，准备一决雌雄。
公孙瓒有精兵三万，排列成方阵，两翼各配备骑兵四千余人。
袁绍命大将鞠义领八百先登在前，布强弩千张于两翼。
公孙瓒轻视袁绍兵少，纵骑兵出战。鞠义命士兵伏于楯下不动，待敌骑冲到只距离几十步的地方，一齐跳跃而起，砍杀过去；与此同时，千张强弩齐发，向北平骑兵射去。公孙瓒的军队遭到意想不到的打击，全军陷入一片混乱，骑兵、步兵都争相逃命。鞠义的军队则越战越勇，临阵斩杀了公孙瓒所署冀州刺史严纲，斩杀千余人，又乘胜追到界桥。公孙瓒试图守住界桥，但再次被打败，鞠义一直追击到公孙瓒驻营地。
袁绍命令部队追击敌人，自己缓缓而进，随身只带着强弩数十张，持戟卫士百多人。在距离界桥十余里处，听说前方已经获胜，就下马卸鞍，稍事休息。这时公孙瓒部逃散的骑兵二千多人突然出现，重重围住了袁绍，箭如雨下。别驾田丰拉着袁绍，要他退进一堵矮墙里，袁绍猛地将头盔掼在地上，说：“大丈夫宁可冲上前战死，躲在墙后，难道就能活命吗！”他指挥强弩手应战，杀伤了公孙瓒的不少骑兵，公孙瓒的部队没有认出袁绍，也渐渐后退。稍顷，鞠义领兵来迎袁绍，公孙瓒的骑兵不得不撤走。
黑山军首领张燕因此前被袁绍蚕食地盘，派部将杜长等为公孙瓒助阵，也被袁绍击败，黑山军与袁绍的仇怨越结越深。
界桥之战是公孙瓒和袁绍为争夺河北霸权，爆发的第一场会战。
最终，这场会战以河北军事强人公孙瓒败退落幕，整个过程和历史上的情形几乎没有什么出入。界桥之战虽然激烈，双方各自出动了数万人马，但双方都没有遭受重大战损，按照历史剧情，随后一两年时间，公孙瓒能继续发动龙凑之战、巨马水之战，就是因为界桥之战没有伤筋动骨的缘故。
界桥之战战损不大，后续影响却不小。
首先，阻止了公孙瓒南下，提振了冀州军士气。
公孙瓒南下受阻，袁绍成功地为自己巩固冀州和消化冀州争取到时间。这场胜利使纵横北疆无敌手的北平军遭遇败绩，沉重打击了北平军的士气，改变了公孙瓒强而袁绍弱的军事格局，双方整体形成均势。
其次，公孙瓒和刘虞关系趋于紧张。
界桥之战失利后，公孙瓒不得不退兵，在广阳郡（燕国）蓟县东南另筑小城自守。蓟县是幽州治所，公孙瓒在蓟县附近驻城，刘虞脾气再好也受不了。刘虞本不想掺合公孙瓒和袁绍的斗争，但此事之后，刘虞对公孙瓒的不满越发明显。
第三，渤海易主。
战后公孙瓒被迫退出冀州，渤海郡被冀州军收回。
顺便说一句，鱼不智对这个结果哭笑不得。当初冀州府使者都到了飞鱼领，眼看就要发放诸侯任务，关键时刻公孙范反水，渤海主权发生变更，州府使者临时又缩了回去，最后成全了庙街十三少跻身诸侯行列。这才没过多久，袁绍又恢复了对渤海郡的控制，但鱼不智失去的东西却无法返还，思之念之，只能说天意弄人。
第四，公孙瓒痛失大将。
界桥之战北平军部队损失不多，但大将严纲战死却让公孙瓒悲痛不已。严纲追随公孙瓒多年，忠诚无畏，治军有方，是公孙瓒最倚重的心腹将领。为与袁绍全面争夺地盘，不久前公孙瓒任命严纲为冀州牧、田楷为青州牧，单经为兖州牧，让严纲执掌冀州战事与袁绍展开争夺，足以看出公孙瓒对他的信任，严纲战死，相当于少了一条臂膀。