是年四月，建文帝军大将军李景隆率军60万人，号称百万人，进抵白沟河，谋攻燕王朱棣官邸所在地北平(今北京)。燕王闻讯，率马步军10余万人迎战。二十四日，燕师自苏家桥(今河北保定东北)循河而进，遭到建文帝将平安所部万余人伏击，平安及瞿能父子督师奋战，所向披靡。燕师死伤惨重，引军而退。次日，朱棣复率军渡河求战，平安所部击败燕后军将领房宽部，降将陈亨中伤而逃。朱棣率精锐数干人冒矢突入阵中，杀伤建文帝军队甚众。是时，李景隆突然挥师绕出燕师背后，实施前后夹击。燕王三易其马，矢尽挥剑作战，几被瞿能所获。傍晚，瞿能复率兵搏战，俞通渊、指挥滕聚也领兵赴战，燕师惊惧。时适旋风骤起，吹折李景隆将旗，军中为之相视而动。遂乘机以精骑突出绕其后乘风纵火，挥师猛攻，斩杀瞿能父子及俞通渊、滕聚等将领，平安为朱能所败，建文帝军队溃散，死伤10余万人。燕师追至月样桥，再败其军，杀溺蹂躏死者数万人。李景隆率余众逃往济南。
白沟河之战是决定性的战役。此后，建文帝再也组织不起来大规模的军事征讨。朱棣由此转守为攻，取得战事上的主动。