西魏大統三年（537年）八月，西魏丞相宇文泰命令李弼等12名將領兵分多路向東魏進軍。當時關中缺糧問題十分嚴重，而東魏在恆農儲存了大量糧食，宇文泰於是親自率領10000多士兵從潼關出發，攻克了恆農，不僅繳獲了大量的糧食，還俘虜了東魏士兵8000人。
東魏丞相高歡得知恆農失守後大為震怒，親率20萬大軍迎戰，直攻蒲津（今陝西大荔朝邑東黃河渡口）,進駐許原（今陝西大荔南）西，另外還命令高敖曹率軍30000向河南進發。東魏大軍來勢洶洶，在渭南駐軍（今陝西渭水之南）的宇文泰與將領們商議對策，最終決定乘東魏軍立足未穩時發動突然攻擊。於是西魏軍隊在渭水架設浮橋，之後，宇文泰命令士卒攜帶三日糧草，率輕騎北渡渭水，迅速抵達許原附近的沙苑。這時西魏軍距離東魏軍隊只有60里。宇文泰派大將達吳武偵察情況，達溪武率三名騎兵偽裝混入東魏軍營，待天黑後，在敵營外偷聽口令，然後假裝查夜軍官，將東魏軍情打探得十分清楚。
第二天，高歡帶領軍隊向沙苑的西魏軍發起攻擊。宇文泰的將領李弼認為敵眾我寡，如果硬拼，必定勝算不大，但可以利用西魏軍隊不宜在平地列陣的弱點，將他們引到沙苑以東10里的渭曲再進行大戰。宇文泰採納了李弼的建議，命令將士背水布陣，李弼居右、趙貴居左，將士們都埋伏在蘆葦叢中，以鼓聲為令出戰。東魏軍隊果然中計，氣勢洶洶地尾隨西魏軍來到渭曲。東魏主帥高歡憑藉兵力上的優勢，驕傲自大。他的屬下見西魏軍人數少，也放心大膽地向前猛攻，毫無陣法可言。宇文泰沉著應戰，等東魏軍全部逼近才擂鼓發令，將士們一起奮起衝殺，李弼率騎兵從側面衝擊，把東魏軍截成兩段，東魏軍大敗而歸。
高歡想重新集結士兵再次與西魏交戰，他派遣將領查點兵員，可是無人應答，原來營房已空。高歡仍不死心，立馬不動，不肯撤回。這時，他的部將斛律金對他的坐騎打了一鞭，才使他疾馳而去。到了黃河邊，船隻已經遠離岸邊，高歡騎駱駝到黃河中心才得以上船。
高歡帶領殘餘兵力，渡過黃河向北敗逃。經過沙苑之戰，西魏沉重打擊了東魏，東魏軍隊損失慘重，丟棄鎧甲武器18萬件，損失士卒80000多人。高敖曹得知高歡兵敗，也撤走包圍恆農的軍隊，退守洛陽，之後不久，因為西魏軍向東進軍，高敖曹才渡過黃河北撤。西魏軍攻入洛陽，河南州郡也大都歸附西魏。
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