当西辽军注意力被正面胶着的战事吸引时，速不台亲率一万最精锐的蒙古本部骑兵与钦察附庸轻骑，早已利用其无与伦比的战场机动性，沿着塔拉斯河上游浅滩，进行了大规模、远距离的迂回包抄，突然出现在西辽军侧后的丘陵地带，然后以山崩海啸之势，居高临下发起冲锋！

腹背受敌，阵脚大乱。

西辽军的葛逻禄、康里附庸兵首先崩溃，四散逃窜，冲乱了本阵。

契丹、汉军精锐虽奋力死战，但在蒙古铁骑重甲突击（部分蒙古重骑兵身披缴获的罗斯、波斯重甲）与轻骑掠射的配合打击下，迅速被分割、包围。

耶律夷列的御帐大旗在混战中倾倒，指挥系统陷入瘫痪。

战斗变成了一边倒的屠杀与追击。

西辽军主力在塔拉斯河畔溃散，死伤惨重，河水为之染赤。

耶律夷列在少数亲卫拼死保护下，仅以身免，抛弃了大部分辎重、旗帜、印信，向着都城八剌沙衮（虎思斡耳朵）方向狼狈逃窜。

蒙古骑兵则展开了他们最擅长的追击战，如同猎豹追逐羚羊，不给予任何喘息之机，沿途溃散的西辽败兵被无情砍杀，村庄、帐篷被焚掠一空。

塔拉斯河惨败的消息，如同最凛冽的寒风，以比蒙古铁骑更快的速度，席卷了整个西域。

当鹰隼与信鸽将这份滴着血的情报，接力传至高昌、甘州，再飞报临安时，所有读到它的人，都感到一股刺骨的寒意。

“西辽主力四万，于塔拉斯河东岸遭蒙古主力围歼，溃不成军。

耶律皇帝仅率数百骑遁走，生死不明。

蒙古前锋已迫近八剌沙衮，城中恐慌……”