天宝十年（751年）四月，高仙芝集结了安西四镇的两万精锐，又征调西域拔汗那国和葛逻禄部落的番兵，共计六万人。同月，高仙芝和部将李嗣业，段秀实率部从安西出发，经过三个月长途跋涉，同年七月抵达中亚恒罗斯。中世纪亚洲两个最强的国家在这里发生了碰撞。
安西四镇有两万四千人，高仙芝抽调两万精锐，又调集四万胡人，这是他可以动用的全部兵力，他已经把老本押在这一场战役上。
高仙芝远征军还没到恒罗斯的时候，阿拉伯人就接到了情报，迅速集结数千人进驻恒罗斯加强防守，并调集大军。
等到唐军兵临城下的时候，已经没有先机，战斗主动权落在了阿拉伯人手中。阿拉伯人凭借坚固的城池和以逸待劳的优势，和源源不断的补给和援军，唐军想打赢这一场仗是难上加难。
高仙芝命部队对恒罗斯发起强攻，到始终未能攻破，双方就在恒罗斯城下对峙了五天。这种胶着的状态对唐军不利，一旦不能迅速攻下城池，唐军就会因缺乏后勤补给陷入困境。
第六天到了，黑衣大食援军进入战场，双方随即在恒罗斯河两岸展开了决战。东亚和西亚两个最强大的帝国在这里交手。
在兵力少于对方的情况下，唐军依然顽强奋战。战斗开始后一段时间内，双方势均力敌，胜负难分。然而突然之间唐军阵脚大乱。
在这关键时刻葛逻禄部落叛变了，这支大约两万人的胡人在这个时候倒戈无疑是致命的，也决定了这一场战役的结局。
在两面受敌的情况下，唐军支持不住，瞬间全线崩溃，剩下的将士或死或被俘，几乎全军覆没。只有高仙芝和李嗣业等几名主将在夜色中逃离。
当高仙芝一行人逃到一处山谷时，被马匹阻挡，李嗣业策马前驱杀开一条通道，高仙芝等人才顺利过去。
当时的情况混乱不堪，兵不顾将，将不管兵。只有段秀实在搜罗败退的唐军，想尽量多挽救一些士兵的性命。在匆忙之中，段秀实看到了李嗣业就策马追到他身边说道“遇到敌人自己先逃是无勇，保全自己抛弃士兵是不仁。就算你逃脱，难道不羞愧吗？”
李嗣业一听羞愧不已，随即将陌刀一横，调转马头，和段秀实一起去寻找生还的士兵，随后二人找到了数千人，最后把这些人带回了安西。
这场远征以唐军完败，阿拉伯人全胜落下帷幕。