明万历二十一年（1593）抗倭援朝的明军将士在李如松带领下获得了平壤之战的大胜，眼看已快杀到鸭绿江畔的日军被逼退回南边的汉城。马到成功的李如松按捺不住心中的高兴，随即亲率精锐向汉城攻去。一月二十七日李如松抵达汉城邻近的碧蹄馆，此刻一路急进的他已将主力部队远远抛开，麾下只要李宁、孙守廉、祖承训三人带领的3000人。
就在李如松向汉城进击之时汉城的日军守将立花宗茂已运动到坐落碧蹄馆南六里处的砺石岘。随即两军爆发了遭遇战，因为两边军力适当，一时间谁也奈何不了谁。战役进行到最剧烈之时立花家大将十时连久、池边永晟阵亡，主将立花宗茂的铠甲上也插满了箭支。就在两边对峙不下之际日军的小早川隆景和宇喜多秀家两大军团连续抵达战场和立花残部集合，由此日军军力到达30000人，适当于明军的十倍。
这时李如松意识到自己已堕入日军的重围之中，但这时除了硬着头皮打下去已无计可施。其实此刻日军心里也没底——他们底子没想到李如松胆敢带领几千人往前冲，还都以为明军主力就隐藏在背面。日军根据这一剖析而将大部分军力用来戒备其实他们脑海中幻想出来的明军，只以小部分军力当面迎战李如松。战役过程中李如松手刃数敌，立花宗茂手下的小野成幸上前“搏李将军甚急”，偏将李有升赶忙出手相救，却反被日军所杀，李如松之弟李如梅瞅准空当一箭远距离射杀小野成幸。
日军小早川隆景部派出粟屋景雄和井上景贞各率3000人以钳形攻势夹攻明军，成果两军生生被李如松的铁骑打残，小早川隆景不得不将自己的本阵全线压上。面临绝地的明军直接突破了小早川家的本阵，连小早川部主帅小早川隆景的弟弟小早川秀包也差点被明军砍死。但是日军的军力优势真实过分显着，战役进行到中午后明军逐渐不支，所以边打边撤，目的进入高阳城据守。
小早川隆景凭仗压倒性的优势军力指挥日军诸将轮流进犯明军，又分出两股小分队迂回到明军后方以堵截明军的退路。就在此刻明军杨元部及时赶来声援，虽然杨元只带来了5000军力，不过这支部队中有一个炮营。虽然此刻日军也很多配备了火器，不过仍是以火绳枪为主，重武器方面日军仍是相对匮乏的。得到声援的李如松当即指令反扑，日军一时间被这气势震撼住了，更要害的是他们将杨元的5000军力误以为是明军主力大举来援的信号，所以纷繁后撤。李如松顺势反扑并击毙小川成重、安东常久、安东幸贞等日将。
鉴于己方军力远远少于日军的状况，李如松在反扑日军得手后并没持续追击，而是让杨元的5000戎马替换保护断后，随即三军退入惠阴山中。如梦初醒的日军赶忙回师追击，但小早川隆景指令他们只许追到惠阴山山口，避免中了明军的匿伏。
中、日、韩关于这场惨烈的碧蹄馆之战的记载各有不同：一些日方史料夸张了明军的数量——以为明军高达2万之多，然后故意将此战渲染成明军的大北，现实却是入朝参战的明军总军力才四万多人，李如松星夜急行军追敌竟带着主力部队一半的军力你信吗？从战役成果而言：两边主力根本保存下来，对战局也未形成什么实质性影响，实践上是不分胜负。充其量因为明军先行撤离权且能够阐明军落于下风，但肯定谈不上失利，更何况明军是面临十倍于己的日军而处于下风。
碧蹄馆之战虽然是一场剧烈的会战，但对整个壬辰战役的影响其实并不大：日军的补给线在汉城到达极限，明军的补给线在开城到达极限，两边的标兵兵锋均可进一步推动，主力军团受制于后勤补给已再难行进一步，至此壬辰战役进入对峙阶段。碧蹄馆之战恰恰见证了中日两军在自己的后勤补给已达极限的状况下的交兵状况——因为李如松撇下自己的补给线和主力军团而在接近日方实践操控的汉城邻近作战，处于相对下风也便是很天然的了。