遼王到達瓜州的時候，靖江王受困求援的訊息也到了瓜州。
火真的騎兵團已經休整多日，遼王就讓火真的騎兵團加強一連迫擊炮兵先行西進，救援靖江王。其他人馬也是勉強歇息一天，第二天繼續浩浩蕩蕩西進。
六月二十二日，遼王到達哈密，聽取了宋瑛的彙報。
他覺得靖江王這南守北攻的策略倒是十分穩當，只是見帶著三營步兵守城，宋瑛可憐兮兮地，於是又對哈密的防守重新作了一番調整。
他讓宋瑛從城中徵調一千人協助盛凡運送物資，再從盛凡的運輸隊中抽調一千人防守哈密城。
考慮到敵人有可能涉險穿過吐魯番盆地，遼王決定留下一個步兵營和三門迫擊炮加強哈密城防，並讓炮兵團長戚祥暫時坐鎮負責哈密防務，排程軍需，等後面的宋忠將軍到後，再把城防指揮權交給宋忠。
考慮到後面援軍陸續開進，靖江王又在天山以北拖住了察合臺軍，察合臺軍襲擊明軍輜重的可能性已經不大了，遼王又讓盛凡的戰車營隨大軍北上，統一指揮宋瑛的兩營步兵。
宋瑛於是歡天喜地地帶著兩營步兵跟隨遼王繼續征戰。
兩天後，遼王看遼東諸軍也就剩下炮兵營的山炮連、輜重連和警衛連還在後面，其他人馬均已經到齊，於是帶領大隊人馬繼續北上。
就在遼王率領大軍翻越天山的時候，援軍先鋒火真已經帶領三營騎兵和靖江王的五千人馬勝利會師，驅散了察合臺汗國騎兵。
原來到了六月中旬的時候，靖江王手下五千人馬被察合臺騎兵圍追堵截了半個月，已經慢慢撤退到來時的天山山口附近。
此時，明軍火箭早已經用完，彈藥所剩不多，人員傷亡兩百多人，大軍甚至開始殺馬為食。
儘管如此，靖江王還是很樂觀。明軍現在控制了離山口不遠的一處山谷，可以暫時存養部分戰馬，也方便接應物資。
小將張斧幾次請求襲擊察合臺軍，都被靖江王否決了。
靖江王說：“這是殺人一千、自損兩百的方法。不到萬不得已，不能使用。明軍的弓弩手到現在還沒怎麼發揮呢，就讓你馬刀隊上？”
為了不打擊張斧的積極性，靖江王就讓張斧帶人一早一晚趁蒙古人不注意的時候，把部分戰馬拉到山谷外放牧。如果察合臺軍追來，人多則跑，人少則搞，和對方搞游擊戰。
這樣既解決了山谷內牧場草料不足的問題，又可以積小勝為大勝。察合臺軍想困死明軍，明軍還想逐步消耗察合臺軍的有生力量哩。
明軍也有吃虧的時候。
就在六月十六日，靖江王估計明軍從哈密送來的物資快要到了，就讓張斧帶兩營騎兵和六百長槍兵到山口去接應，結果在返程時遇到三千多察合臺騎兵的圍攻。
騎兵營因為要保護長槍兵和物資，不得不先是槍弩齊發，最後又是短兵相接，短短二十多里的路，騎兵營雖然殺敵一千人，自己也損失一百多人。
收到物資後，靖江王覺得這個十比一的敵我傷亡交換比很不划算。照此下去，明軍到時候得付出多大的代價才能推進到北庭故地啊！
他打算準備再堅持個十天，實在不行，就開始撤退算了。
其實，包圍圈外的察合臺軍更是左右為難，前前後後損失了五千人，硬是消滅不了這近在眼前的五千明軍。
六月二十四日上午，明軍開始撤退。
小五千的人員，加上九千匹軍馬，行進在草原上，浩浩蕩蕩，還是很威風的。
察合臺騎兵就像一群草原狼一樣，在明軍側後方不遠不近的地方跟著。還有一些騎兵，在明軍必經路上擺了一些路障，但也只是稍微遲滯了明軍撤退的速度。
明軍步兵都是騎馬作戰的步兵，行軍速度和騎兵一樣快。
快到中午的時候，明軍陸續進入天山山谷。山谷內卻傳來千軍萬馬的隆隆鐵蹄聲。
曹楚材連忙用旗語指揮在遠處山頭瞭望的夜不收仔細偵查，對方卻打來旗語，說是自己人，約有三千騎兵。
靖江王一聽，知道是援軍到了，馬上調整部署，讓原本進入谷內人馬衝出關外列好隊形。
谷外的察合臺軍正在納悶明軍搞什麼名堂，谷內又有一股騎兵馬不停蹄地衝了過來。
靖江王所猜不錯，谷內來的正是火真帶的一團騎兵。
他瞅準時機，下令司號兵吹響衝鋒號，把張斧的騎兵放了出去，河西步兵緊隨其後，跟隨火真的騎兵衝陣，一下子又斬殺察合臺軍兩千多