楚军官兵见晋军后退，想就此罢手，不再追击。但是，子玉不同意。他认为晋军的后退是由于害怕楚军。因此，他命令楚军背靠着一个名叫的险要丘陵地带，扎下营寨，准备同晋军决战。

多少年来，楚国很少打过败仗，现在又占领了险要的丘陵地区，晋文公不禁担心起来。他听到一群晋军士兵唱起这样一首歌：“田里好庄稼，密密又层层。旧的且丢开，新的要经营。”晋文公又误认士兵唱的歌是讽刺他忘了楚国过去对他的恩惠，因此更加怀疑起来。狐偃看见这种情形，就给他打气说：“战吧！战胜了，我们可以得到各国诸侯的拥戴。即使失败了，我们晋国内有太行山，外有黄河，形势险要，可以固守，也不会有什么害处的。”其他一些将领，也同意狐偃的主张。晋文公见大家同心协力，斗志昂扬，战胜楚国的信心也就加强了。

晋、楚两国的战争不可避免了。子玉派大夫斗勃到晋营挑战说：“我们请求同您的战士作戏，您可以靠在车前扶手的横木上观看，得臣（子玉的名）也将奉陪参观。”晋文公也不示弱，他叫栾枝答复说：“贵国请战的事，我国的国君已经知道了。楚君的恩惠不敢忘记，所以我们才退到这儿。既然得不到贵国的谅解，只好烦你转告你们的主将，准备好战车，谨慎地执行你们国君交付的任务。明天清早，我们在战场上见面吧。”晋军有战车七百辆，士兵五万二千五百人，装备都已经齐全。战斗开始以前，晋文公登上古代有莘氏的废墟，检阅全军。他说：“上下一致，纪律严明，可以同楚军一战了。”接着，他吩咐战士们砍伐树木，作为补充武器。第二天，也就是四月初四日，晋军在城濮摆开阵势，等候对敌。

楚国的军队，分为左、中、右三军。左军由子西率领。右军是陈、蔡的军队组成的，由子上率领。中军是主力，子玉亲自指挥。子玉过低地估计了晋国的力量，过高估计了自己的力量。在决战以前，他还夸口说：“今天晋国一定要完蛋了！”

会战开始，晋文公命令下军副将胥臣率领一支部队，首先向楚的右军进攻。胥臣把驾车的战马都蒙上虎皮，向前冲去。陈、蔡联军的战马惊惧起来，伏倒在地。士兵也惊慌失措，纷纷弃阵逃跑。楚国的右军崩溃了。接着，晋上军主将狐毛假充中军，竖起两面大军旗，装作要退兵的样子。同时，下军主将栾枝也叫人用战车拉着树枝，扬起尘土，假装败逃。楚军看到这种情景，误认为晋国的主帅败退了，就驱马追击。晋将见楚军中计，先轸、谷阝溱就指挥中军，拦腰冲杀过去。狐毛、狐偃也指挥上军，夹攻子西。楚国的左军也崩溃了。只有子玉及时收兵，才没有全军覆灭。

就这样，城濮之战以楚国的失败和晋国的胜利而结束了。

在这次战役里，晋军俘获了楚国的战车一百乘，步兵一千人。战斗结束以后，晋军在城濮休整了三天，吃的是楚军积聚的粮食。四月初八日，晋军高唱凯歌，班师回国。

楚成王本来就不大同意子玉同晋国作战，这回听说楚军战败，更是生气。他派使者对子玉说：“申、息两地的子弟跟从你出征，现在都战死了。你活着回来还有什么面目见他们的父老？”意思是要子玉自杀。使者没有到达以前，子玉也曾经想自杀，结果被子西和子玉的儿子大心劝止。所以子西和大心听了使者的那番话以后，便急忙替子玉辩解说：“子玉本来也想自杀，是我们阻止了他，要他回国接受国法的制裁。”使者把子西和大心的话转告楚成王。楚成王感到说得有理，于是又差遣使者向子玉传达免死的命令。但是，在使者还没有赶到以前，子玉已经在连谷（楚地名）自杀了。

子玉虽然骄傲自大，缺少计谋，但仍旧不失为楚国的一员猛将。因此，晋文公听到子玉自杀的消息，高兴地说：“以后就没有人同我作对了。”