不管如何，正是王邑这一举动，给了昆阳城内的更始军一线生机。然而，刘秀此时，正在艰难的说服郾城、定陵的军队救援昆阳。

既至郾、定陵，悉发诸营兵，而诸将贪惜财货，欲分留守之。光武曰：“今若破敌，珍宝万倍，大功可成；如为所败，首领无余，何财物之有！”众乃从。-《后汉书·光武帝纪》

经过刘秀的劝说，他成功集合了大约万余人的兵力回援昆阳。

虽然刘秀千辛万苦带回来的这点援军并不足以与新莽大军决战，但至少有了一线希望。然而，昆阳城被围困数重，如何让城内守军知道自己带军回援了呢？

刘秀选择的方式是进攻。刘秀挑选千余精兵，在距离莽军很近的地方列阵。看到这点援军，王邑并不放在眼里，只派遣了数千人前来应战。刘秀奋勇当先，两次冲锋，带领军队*敌数百，将莽军打的连连后退。

冷兵器时代，取势是一件很重要的事。而这一次冲阵赋予了更始军极大的勇气，提高了军队士气，同时也打击了莽军的锐气。

然而，对于胜利，这还远远不够。

虽然没有必胜的把握，但这差不多是更始汉军能在昆阳集结的全部实力了。

现在更始军有约2万人，而且鉴于刘秀的勇气，士气有所回升，但劣势是，更始军被分割在昆阳城和莽军包围圈外。

而他们的对手，王邑、王寻率领的新莽军还有40余万，虽然士气受到了一定程度的影响。

然而，接下来的事情，体现了刘秀的谋略和应变能力。

其一，刘秀的心理战。新莽军顿兵坚城之下，士气已然有所松懈，刘秀故意遣使到城内说，宛城大军已经取得胜利，已经回援昆阳（伪使持书报城中，云“宛下兵到”），然后假装被王邑截获。王邑信以为真。

其二，地利。刘秀发现莽军营地地势较低，便利用地利的优势，率领3000敢死之士从西城高地俯冲新莽军中军。正好当时是雷雨天气，大水顺势淹死了很多新莽军士兵。

其三，人和。这一点实际上王邑帮了更始军大忙，王凤投降，王邑却不接受。这使得城内守军不得不据城而守。而看到刘秀的冲锋取得成功，王凤等人的信心也坚定了不少。

在刘秀的苦心经营下，本来没有胜算的更始军居然赢得了胜利的机会。那么，王邑率领的新莽军为何会到如此境地呢？

首先，王邑盲目自信刚愎自用，多次拒绝合理意见。而莽军本来就是紧急集结而来，各营之间和上下级之间并没有默契，加上此时已经顿兵坚城之下有一月之久，又受到了刘秀的冲击。因此，新莽军的士气本已受到比较大的影响。

其次，在决战中，王邑似乎并没动用全部的力量对阵刘秀。

寻、邑易之，自将万馀人行陈，敕诸营皆按部毋得动，独迎与汉兵战，不利，大军不敢擅相救。-《资治通鉴·卷三十九》

按照《资治通鉴》的记载，王邑王寻只凭借中军万余人对战刘秀。在对战中落于下风时，其余各营却因为王邑的严令不敢擅自救援。

然而，这段记载在《后汉书·光武帝纪》中并没有出现。这说明，此消息或有不实的可能。

因为刘秀才刚刚反击成功，冲的新莽军连连后退，而现在面对刘秀3000敢死之士（也可能是3000人在前，援军全军在后），王邑王寻不应该如此轻敌。

结合刘秀散布的宛城军回援的消息，真实情况可能是，王寻王邑留下了部分军队防止回援的宛城军的攻击，而只以部分军队应战刘秀的援军。

那么，此战的结果如何呢？

光武乃与敢死者三千人，从城西水上冲其中坚，···莽兵大溃，走者相腾践，奔殪百余里间。···尽获其军实辎重、车甲珍宝，不可胜算，举之连月不尽，或燔烧其余。-《后汉书·光武帝纪》

无论中军应战还是其他情况，此战结果各处记载都是一致：经过刘秀援军和昆阳城内守军的夹击，莽军大败，王寻死，大量莽军溺死。更始军获得了大量的财富和物资。