大食军船队渐渐驶入了唐军范围，为首几艘大船便急不可耐地向唐军大营发动攻势，一颗颗大火球腾空而起，射进了唐军大营内，火球落地便碎裂，燃烧的火油扑满一地，原来是一只只装满火油的陶罐，陶罐外面点燃了，看起来就像一颗颗火球。
但唐军距离河边三百步内的大帐全部拆除，大食军投石射程只有百步，火油虽然在唐军大营内燃起熊熊烈火，却没有任何产生破坏，事先安排的千余名唐军奔跑喊叫，做出一副混乱的样子，扰乱敌军的判断。
荔非元礼喝令道：“稳住！等待命令射击。”
唐军士兵都经过严格的训练，没有射击命令，任何士兵都不能射出一箭，暴露他们的存在。
必须等敌军战船全部进入射击范围，唐军才会发动攻击。
但大食军也并不是傻瓜，他们行到一半时，便发现了不对，大营内并没有帐篷，所有的火油都只在地上燃烧，为首的几艘船慢慢停了下来，有士兵在船尾大喊大叫，最前面的一艘开始调头。
荔非元礼顿觉不妙，当即喝令道：“士兵追击射杀！”
“全军追击射船！全军追击射船！”
五千士兵纷纷从壕沟跳出来，张弓向船只射去，他们距离敌军大船只有四五十步，爆裂箭如雨点般射向大敌军大船，一声声爆炸轰然炸响，将船只炸开一个又一个的大洞，河水汹涌灌入。
与此同时，白孝德派出两万骑兵监视敌军的突袭，他很清楚，敌军必然有骑兵在后面准备突袭唐军大营。
白孝德派出骑兵也是为了保护弓弩手，弓弩手已经冲出大营，沿河追射敌军大船。
不过阻止大食军发动突袭并不是唐军骑兵，而是一支支在船上闪烁着火光的爆裂箭，夜幕下，三十艘大船上传来噼噼啪啪的爆炸声，火光闪动，硝烟弥漫。
率领两万骑兵的大将巴赫曼震惊无比，眼看着一艘艘大船沉入江中，他无法想象唐军使用的是什么武器，似乎威力十分强大。
“立刻撤退回大营！”
巴赫曼果断下达了命令，两万骑兵纷纷掉头，返回了大食军营。
此时齐亚德还在眼巴巴等着胜利的消息，不料派出的军队全部撤退回来，让齐亚德大惊，急问道：“巴赫曼将军，出了什么事？”
巴赫曼上前躬身道：“启禀总督，唐军已经准备，设下了埋伏，卑职不敢轻举妄动，而且唐军似乎有一种新式武器，威力强大。”
齐亚德心中一沉，急忙问道：“什么样的新式武器？”
“不知道，像是一种箭矢，射中船只后发出爆炸和火光，威力很大，船只全部被摧毁沉没。”
齐亚德眉头一皱，他最担心就是唐军推出新式武器，上一次唐军用火油武器使他们在怛罗斯大败，十几年不见，唐军不会又出现更强的兵器吧？
齐亚德沉默片刻，点点头，“撤退回来是正确的，既然唐军已经识破我们的进攻，他们必然会有埋伏，和唐军作战，必须要有十二万分警惕，稍微大意就会中他们的圈套。”
四更时分，唐军大营营门缓缓开启，一辆接一辆的大型投石机从大营内缓缓驶出，后面跟随者两万骑兵，缓缓跟随着四十架投石机向大食军营方向而去。
正在熟睡中的齐亚德被士兵推醒，唐军来袭，他大惊失色，连忙穿上盔甲向大帐外冲去，一直来的大营前，齐亚德站在营栅上方向远方眺望，月光下，只见一个个巨大的黑影正向大食军营靠近。
“不好！是投石机！”
齐亚德猛然反应过来，立刻回头对副将巴赫曼道：“传令军队，立刻拆除大帐！”
唐军的报复来得好快，上半夜是他们派出投石机，下半夜，唐军的投石机就来了。
他大喊道：“弓箭手准备！”
五千大食军弓箭手在营栅前列队，准备要射击了。
四十架大型投石机在距离大食军营约一百五十步外停下，而大食军的弓箭射程在一百步左右。
这是个很难受的距离，大食军弓箭射不到唐军，而唐军的投石机却能投进大营内。
“总督，派骑兵杀上去吧！”
齐亚德回头看了一眼被拆得空荡荡的军营，冷静道：“等一等，看唐军有什么招数？”
唐军已准备就绪，一只只五十斤的铁火雷放入了投兜，一名指挥将领大喊道：“点火！”
一支支长火把点燃了火绳，猛然间，‘嘭！嘭！嘭！’一连串发射了，四十颗铁火雷腾空而起，向三百步外射去。
四十颗铁火雷在大食军营内骤然爆炸了，火光迸射，浓烟腾起，爆炸中同时射出大量铁钉，大食士兵还以为是火油罐，稍稍躲开就行了，没想到唐军射来的竟然是恶魔般的武器。
无数士兵被炸死炸伤，更多的士兵被铁钉射中，大营内惨叫一片。
紧接着，唐军第二轮铁火雷飞射而出，越过营栅，纷纷射进了大营，这一次唐军发射稍晚，导致很多火雷在空中便发生了猛烈爆炸，大食士兵被凌空爆炸的火雷吓得魂飞魄散，东奔西跑，到处是哭喊声。
齐亚德也被唐军强大的火器惊得目瞪口呆，但他还是反应疾快，厉声大喊：“阿卜杜拉将军，你速率一万骑兵出击，给我摧毁这些恶魔兵器！”
齐亚德很清楚，如果任由这种强大的爆炸武器肆虐下去，他的士兵都会被吓破胆，这场战役就别想再取胜了，还不如和唐军直接拚了。
营门大开，一万大食骑兵汹涌杀出来，向一百五十步外的投石机杀去。
就在这时，铺天盖地的爆裂箭从空中射来，如雨点般地落在骑兵群中，一万支爆裂箭在骑兵群中爆炸了，一片片骑兵栽倒，就连守在大营栅栏旁的五千弓弩手也被波及。
爆裂箭杀伤力极强，一场箭雨，一万骑兵死伤超过四城，后面骑兵吓得纷纷掉头向大营逃去。
紧接着一万唐军骑兵冲上来，再度一起射箭，一万支爆裂箭腾空而起，以抛物线方式落下，触地即爆，又有大片战马摔倒，连同士兵纷纷落马。
一万骑兵在短短时间内，只剩下不到两千骑兵逃回来。
齐亚德也险些被两支爆裂箭射中，他亲身感受到了爆裂箭在他身边爆炸的气浪恐怖，唐军铁火雷和爆裂箭的进攻让他彻底胆寒了。
齐亚德在奔逃中下令，“传令全军向布哈拉撤退。！”
六万大军放弃大营，仓惶南撤，这时，唐军追击的号角声吹响了，“呜——呜——”
四万唐军骑兵纵马向大食军追杀而去，大食军已经无法组织阵型对抗，六万大军溃不成军，大食军大败，被唐军骑兵杀得尸横遍野，血流成河，数万大军被追赶中被杀死。
七万大军只剩下不到三万逃到布哈拉，但此时布哈拉民众发生了起义，数万百姓杀死数千大食守军，占领了城门，当大食军队败退而来时，布哈拉城门紧闭，城头上全部是安国的旗帜。
齐亚德不敢停留，带着两万七千骑兵奔进了沙漠，向阿姆河方向逃去，尽管沙漠有三百里，但大食军在沙漠中有一座补给小城，可以让他们得到水和食物补给，能勉强逃回木鹿。
这一战，大食人对河中地区势在必得，以七万大军席卷粟特各国，不料却遭到了唐军的代差打击，唐军强大的火器对大食军完全是一种碾压式的攻击，首先大食军在士气上就崩溃了。
这一战彻底打掉了大食王朝和唐朝的信心，在随后的整整三十年间，大食军再没有跨过阿姆河一步。
也就在这场那色波之战结束后的第二年，大食哈里发特使乘船抵达了广州，前往长安觐见大唐天子，递交了哈里发的国书，愿两国修好，永不再战。