收复三州后，郭逵并未急于冒进。
他深知交趾军擅长在丛林中设伏，且富良江（今越南红河）是交趾的天然屏障，若贸然南下，恐遭不测。
十月，宋军进至思明（今广西宁明东），郭逵首先着手巩固侧翼：他派遣副都总管燕达率军进攻广源州（今越南广渊），此地是交趾的军事重镇，由观察使刘纪驻守。
燕达采取声东击西之计，先派小股部队佯攻北门，吸引敌军注意力，主力则趁夜从南门偷袭，一举攻破城池，刘纪被迫投降，宋军成功清除了侧翼的威胁。
十一月，宋军从思明南下，行至决里隘时，遭遇交趾军的顽强抵抗。
交趾军深知宋军骑兵勇猛，竟摆出了罕见的“象阵”——数十头大象披挂铠甲，背负士兵，排成一列冲向宋军，大象脚下的士兵手持长刀，紧随其后。
宋军士兵从未见过如此阵仗，一时有些慌乱。
郭逵却临危不乱，他大声下令：“强弩瞄准象鼻！”宋军的神臂弩威力惊人，箭矢如雨般射向大象的鼻子，大象吃痛，疯狂回奔，反而将身后的交趾军踩得人仰马翻。
宋军趁机发起冲锋，长刀劈砍，短矛刺杀，交趾军溃不成军，宋军一路追击，攻克桄榔县与门州（均在今越南同登西北），兵锋直指富良江。
富良江江面宽阔，水流湍急，交趾军早已在此布防：四百余艘战船横列江面，船上士兵手持弓箭，岸边还设有炮台，企图凭借天险阻挡宋军。
宋军多次尝试强渡，均被交趾军的箭雨与炮石击退，伤亡不小。
郭逵与赵卨登上高处观察敌情，发现交趾军战船密集，但士兵士气并不高，且岸边的守军多集中在正面，侧翼防备薄弱。
此时，副都总管燕达献上一计：“可先伐木造筏，佯装准备强渡，再逐步减少江边的守军，示弱诱敌。”
郭逵采纳了这个建议，一面命令士兵在江边大肆砍伐树木，打造竹筏与攻城器械，营造出即将全力强渡的假象；
一面悄悄将江边的主力调往两侧山间埋伏，只留下少量士兵在岸边巡逻，故意显得兵力空虚。
交趾军果然中计。
李常杰见宋军连日打造器械，却又不断减少江边守军，以为宋军已是强弩之末，兵力不足，遂决定主动出击，一举歼灭宋军。
他下令集结数万大军，乘坐战船与木筏，向宋军岸边阵地发起猛攻。
当交趾军的船队行至江心时，郭逵一声令下：“伏兵尽出！”山间的宋军士兵如猛虎下山般冲出，强弩齐发，箭镞穿透交趾军的铠甲，死伤无数。
同时，宋军的炮台也开始发力，巨石飞向交趾军的战船，瞬间击碎了数十艘船的桅杆与风帆。
交趾军船队陷入混乱，战船相互碰撞，士兵纷纷落水。
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