由于莱阳府特殊的地理位置，双方只能正面硬碰硬靠着纯实力作战，双方均将战场选在了莱阳府伯陵县的公鸡坡。
鸡公坡高度差并不大，十数里地长坡只有不到十米的落差，齐军在鸡公坡下方，而唐军在鸡公坡上方。
十二月八日，决战开始两支中原王朝最强的军队就此相遇。
太阳高升之后，天空万里无云，早冬的空气干爽带着清凉，幅员数十里的旷野上，烟尘腾起。齐军阵地旗幡飘舞、战鼓隆隆、战马嘶鸣，大队的步兵和骑兵穿着闪亮的盔甲、举着明晃晃刀枪，列着纵队往北推进。
正前方，十五万武唐军队已列好队形，严阵以待。
萧开以祁远山的幽州军、赵孚的幽州铁卫、张通明的龙卫作为中军主力，以奚自强的并州军和易光的水鬼军团作为后军，以萧定山的禁军和倪尔春的重甲步兵为左翼，以王三燕的铁山槊刀军和吕游的代州军作为右翼，以李沅和萧定方的轻重骑兵作为机动部队。
战鼓声响起之后，唐军慕容辉率军出击，张通明的龙卫作为前军应战。
齐军多次冲击唐军前阵，但唐军阵型整齐并不散乱。待齐军士气衰竭之时，慕容辉突然下令军队前插，此时唐军箭如雨下、刀枪如林，张通明的齐军抵挡不住，队伍渐渐散乱起来，不断地往后退却，慕容辉趁机抓住战机下令猛攻。
张通明大惊失色，当即脱掉甲胄裸着上身，手持长刀立于阵前，大呼奋击，所遇唐军兵将遇到张通明皆被斩杀两段。在杀了数十唐军将士之后，齐军才稳住阵脚，张通明随后指令迅速整队，恢复阵线。
张通明一马当先率领将士自下坡杀向上坡，势不可挡，突前的齐军死士营生生将唐军正面撕开一个缺口，后续齐军一下从缺口拥入。
唐军拼死想把缺口堵住，但面对如潮的齐军一时很难达到目的。战斗中，慕容辉去救自己的部将，被箭射中眼眉，肉皮垂下，将眼遮住。慕容辉将箭拔出，撕掉肉皮，满脸是血仍死战不退。
此时齐军左右两翼也陷入了与唐军的交战之中，双方几乎搅合在了一起，谁都撤不下来，谁都不能撤退，几乎每一个呼吸都要死七八个人。李存义见此惨烈也想不到，如此伤亡之下，对方居然毫无惧色。
无奈之下，李存义下令慕容陲率骑兵部队绕齐军后方包抄，攻打齐军主帅大营。
但齐军早就防着这一手，萧开下令给李沅和萧定方，令其骑兵出动，全歼唐军骑兵。双方骑兵在鸡公坡以东的鸡公河滩遭遇，李沅的重骑兵硬冲敌军，将唐军骑兵压制在一个狭小空间，导致唐军骑兵丧失了机动性，不得不与齐军重骑兵对砍。