听到消息，刘平领八千精锐与石元孙合兵共万余人，昼夜行军，急赴延州。行至三川口(今陕西志丹县南)，宋军见夏兵已在此设阵，即仓促应战。鄜延都监黄德和见西夏兵多势众，在阵后领兵先逃，宋军溃乱。刘平、石元孙领残兵退到西南山，立寨抵御。元昊派兵到寨前挑战，然后亲自领一部分兵从山后攻入山寨，刘平、石元孙兵败被擒。
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夏军在三川口全歼刘、石部之后，集兵于延州城下，准备攻城，延州危在旦夕。这时恰逢天下大雪，寒风凛冽，夏军缺少御寒衣物，遂致军纪松弛，无心再战。元昊又得报宋麟州都教练使折继闵、柔远砦主张岊，代州钤辖王仲宝率兵攻入夏境，于是率军回师，延州才解围。虽然宋朝成功抵御西夏军队的入侵，但是损失太多，而且宋朝甘陕青宁边境的防御也处于被动地位。刘平被俘后，威武不屈，破口大骂李元昊，说道“我头颈三尺长，等着你来砍呢。”后刘平一直不肯屈服病死在西夏，再也没能踏上故土，石元孙被放回了宋朝不久耻辱的病死了。
战后黄德和诬蔑刘平叛宋，刘平家属被下狱，大将卢政逃回后，才真相大白。不久韩琦，范仲淹，庞籍，文彦博纷纷出来说话，刘平终于平反，黄德和被腰斩，头颅挂在了延州城头。宋朝派范仲淹，韩琦，庞籍等人出任西北军事长官，整顿军务，大将周美发动了一系列反攻陆续收复了包括金明寨的一些失地，任福攻陷了白豹城，但是朝廷上的权臣们却无休止的在为攻守问题进行辩论，就在此时好水川战役爆发了。
