李世绩知道：这正是唐太宗指出的攻击敌军的最好时机，便当机立断，挑选了部下以及突厥精锐骑兵6000人，沿着直道快速的前进拦截打击。全军马不停蹄，越过白道川，一直追到青山，方将薛延陀追上。

大度设见到大唐军队来到，又急忙向北面撤退，李世绩则率领大军紧紧咬住，尾随其后。大度设率领部下奔逃了几天，来到了诺真水河畔，见到摆脱不了大唐军队的追击，便摆下一字长蛇阵，长达十里地，想要与大唐军队决战。

大度设这排下的一字长蛇阵，是与西突厥作战中总结出来的。原来薛延陀都是以骑兵作战，然而在攻打西突厥沙钵罗可汗以及阿史那社尔时，却创造出这一种步战方法，并且屡战屡胜。他们在这次出兵之前，曾经集中军队训练了这种步兵战斗方法。其具体的方法是，以5个人为一个战斗小组，其中一个人牵着马，也就是看管着5匹战马，另外4个人在前面步下作战，打胜了，牵马的人就把战马还给那4个人，让他们骑上战马追击败退的敌军；打败了，牵马的人也把战马还给他们4个人，让他们骑着战马迅速的撤退，那4个人如果打仗战死了，牵马的人引领着战马逃走，使得敌军得不到战马，全军的整体战斗力不会受到大的影响；如果牵马的人不能按时的把战马交给那4个人，则牵马的人被处理死掉，他的家人被没收为奴隶，赏赐给打仗的人。

针对薛延陀的这种步兵作战方法，李世绩则想出了打破敌人之计策：兵分三队，第一队引诱敌人深入，第二队打击敌人步下作战的人，第三队专门收拾敌军牵马的人，战争的进程完全按照李世绩的设想在发展着。

从双方力量对比来看，李世绩只有6000骑兵，而大度设却有20万之众，摆开一字长蛇阵，做出决战的架势，肯定对大唐军队不利，此李世绩只有巧战才能获胜。

李世绩先命令突厥军队进攻敌人一字长蛇阵，打了一会儿之后，便假装失败退了回来。大度设不知道是计策，催促大军乘胜追赶。追出几里地之后，李世绩率领大军杀了出来，突厥军队也返身参加战斗。薛延陀似乎估计到了这一点，事先做好准备，立即万箭齐发，大唐军队的战马大多数被射死。李世绩也估计到敌人会有这一手，立即率领士兵跳下马来步下作战，以手中的长矟数百人为作为方队，一起奋勇向前方的敌军冲了过去。

李世绩率领的军队，善长使用长矟步下作战，是当年瓦岗寨军队的作战特点之一，这种战法使瓦岗寨的军队打了很多胜仗。李世绩深深的知道其中的奥妙，他训练的军队既能马上作战，又能步下作战，尤其擅长使用长矟结成方队阵步战。

因此，双方打起来之后，薛延陀的步兵作战阵法很快就被训练有素的大唐军长矟方队阵打败了，薛延陀的士兵纷纷的向后面败退。

与此同时，李世绩又命令行军副总管薛万彻率领一千骑兵冲到敌人后面，将敌人的牵马的人以及马匹全部俘虏过来，败退的薛延陀的士兵们找不到战马，立刻大乱，不知所措，完全丧失了战斗能力。