福全無奈地向康熙奏報：“臣思大兵既出，彼必知之。臣等今往克一奔，而噶爾丹又駐弼勞口。欲回趨拜察以御之，又恐彼向西而往。噶爾丹狡詐多端，蹤跡難定。大兵迂迴猝難，調遣不若，暫駐哈卜他海海他哈地方，再定所向。”
儘管準噶爾和清廷之間使者往來頻繁，相互多次表示友好，但雙方已經箭在弦上，缺乏誠意，和談的種種努力均告失敗，雙方的大戰已經不可避免了。
七月二十九日，噶爾丹的部隊開抵烏蘭布通山之線，並在山上紮營。烏蘭布通山間林木茂密、山勢險要，東西兩側又有大面積的沼澤區，因此易守難攻，更主要的是在這種地形之下，清軍的優勢兵力也不容易得到發揚。
八月一日，被準格爾騎手故意引誘而發現噶爾丹大營的清軍離開土爾埂伊扎爾營地陸續開抵烏蘭布通山下。當日下午便使用泰西傳教士幫忙鑄造的“武成永固大將軍炮”和“神威無敵大將軍炮”轟擊噶爾丹的營地，但是清軍的炮火雖然猛烈但由於是仰射因此準頭甚差，只是在準格爾人的“駝城”內外激起了一些塵土，造成了極少數的人畜死傷。
所謂“駝城”就是把駱駝的四肢綁住令其臥倒在地，然後堆上木箱和用水沾溼的毛氈，士兵可以躲在駝峰與木箱之間向外射擊。但是準格爾人犯了一個極大的錯誤，那就是沒有意識到清軍會有數目較多的火炮，因此沒有堵塞住駱駝的耳朵，當如雷的爆炸聲次第響起的時候，受驚的駱駝發瘋般擺脫捆紮的繩索，受此一變，駝城便紛紛垮塌了。
見到準格爾人的“駝城”不堪用了，清軍便以為勝券在握，於是罔顧不利的地形紛紛向山上殺去，結果卻遭到準格爾軍用弓箭和滑膛槍的猛烈狙擊，清軍死傷枕藉，好不容易殺到了“駝城”邊，又在短兵相接中被悍勇的準格爾人給逐了出來。
丟下上千具屍體的清軍狼狽不堪的逃下烏蘭布通山，指揮作戰的裕親王福全雖然鼓動全軍再戰，然而能打的陝西綠營已然成了空殼，剩下的八旗兵和內蒙兵又全然無用，不得已福全只好休兵罷戰。鑑於清軍的兵力依舊眾多，人數只有清軍五分之一的噶爾丹也不敢主動挑起戰鬥，由此這一天的戰事就此落幕。
對此慘敗，福全卻奏報：“撫遠大將軍和碩裕親王福全等疏報，七月二十九日，臣等聞厄魯特屯於烏闌布通，即整列隊伍。八月初一日黎明前進，日中見敵，設鹿角槍炮，列兵徐進。未時，臨敵，發槍炮擊之。至山下，見厄魯特於林內隔河高岸相拒，橫臥駱駝，以為障蔽。自未時交戰，至掌燈時，左翼由山腰捲入，大敗之，斬殺甚多。右翼進擊，為河崖淖泥所阻，回至原處而立。本欲盡滅餘賊，但昏夜地險，收兵徐退。其噶爾丹死於亂兵與否，俟後查明另奏外，事關大敗賊眾，謹以奏聞。”
關於這一天的戰事，當時在清廷供職的法國傳教士白晉在給法國路易十四國王的報告卻如此說道：“在反擊厄魯特汗的一次戰役（注：即烏蘭布通之戰）中，皇帝（注：指康熙帝）知道他的軍隊所以蒙受重大損失而未能將敵軍徹底擊潰，是因為厄魯特人仗著良好的排槍的強大火力，迫使皇帝的騎兵退出戰線。”
白晉還寫道：“此後，皇帝就命令他的騎兵，甚至侍衛中的精騎兵，練習在騎馬跑動時，或者勒馬站停時使用火器和弓箭。”
而白晉的說詞可以用《親征平定朔漠方略》中記載的記載加以應證：“上諭大學士伊桑阿等，我軍近與厄魯特戰，排列太密，為賊人亂槍所中，且進退不鳴笳，此皆不習戰陣之故也。自古兵法無不預加訓練。前者，八旗之兵，春秋校獵，即訓練武備之意。但校獵恐疲兵丁之馬，今既停止校獵。其令八旗兵丁，春秋二季集於曠闊之地，佈陣鳴笳，教練步伐”
甚至連康熙的舅舅佟國綱，也在這一天的撤退中被準格爾軍的滑膛槍子