叛军几次入三辅，皇帝刘宏深忧雍凉局势，采纳诸重臣意见，任命敦煌人、故汉阳太守盖勋为武都郡太守，并诏令大将军何进、上军校尉蹇硕带领雒阳官员到城外送行，诸朝臣皆以之为荣。
盖勋到武都，整军备战，安抚招纳流民，一面集中汉中、武都二郡郡兵万人，与叛军战于陈仓西南的散关，以策应陈仓刘备、美阳董卓。一面练兵北上，意图从南面偷袭陇西、天水二郡，威胁王国、韩遂、马腾联军老巢。
韩遂、马腾听闻凉州收到威胁，急忙封锁消息，避免军心动摇，又急令属下抓紧攻击散关。
攻击散关的叛军有两万人，声势浩大，打造器具，轮番攻城，日夜不停。
盖勋使人射箭入叛军营，将劝告书信射入，以他盖勋的名头做保证，声称只抓贼首，不论其余。又亲自守城，鼓舞士气。
盖勋之前当汉阳长史时，兵少力微，仅仅依靠一个县却能抵抗北地羌胡叛军，使数万叛军不能破汉阳，不得不改道袭击金城郡。有次被羌人俘虏，虏帅滇吾说：“盖勋长史是贤人，不能杀他”，礼敬而释放。可知盖勋名望重于西北。
见盖勋率领大军驻守散关，叛军中有的人说：“盖府君以前兵少将寡时，就能死守不退，如今守护坚固的名关，拥有数万的士卒壮丁，得到羌氐的支持，拥有数不清的粮草，我们必敌不过！”
不少人丧失战斗意志，带上抢劫来的物品逃回凉州，带动围攻陈仓之马腾、韩遂部士卒也心思动摇、逃走了不少。
汉庭最重要的动作，不在侧翼，是重新启用皇甫嵩为左将军，带北军入长安，使其都督关中、凉州诸军，正面讨伐叛军。
对叛军而言，此时长安有皇甫嵩率领的北军，美阳有董卓军，更东面雒阳有南军、西园八校尉，南面有刘备在陈仓、盖勋在散关，在战略上已经被半包围。
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兴平四年，公元187年，冬，十二月
经过二个月的对峙和小规模战斗，叛军粮草越发稀少，经常依靠劫掠过日子。东进为皇甫嵩、董卓所据，南下为刘备所挡，可以抢劫的范围就十分有限，粮食成了问题。政治大于军事，战争前线是两军对垒，后方打得就是国力、钱粮、后勤、人员组织。
韩遂、马腾虽然勇猛，又被武都、安定两郡夹击侧后翼，军中的羌、胡也因为皇甫嵩、董卓、盖勋之威名而动摇，因此士气低落，不断逃散。
皇甫嵩命令董卓向陈仓以北的渝麋运动，意图切断韩遂、马腾回凉州的通道。
叛军果然大哗，吵着闹着回去，韩遂、马腾决定留下名义上的首领王国围困陈仓，自己以北上应急董卓的名义帅本部逃窜。
没韩遂、马腾制衡，王国大喜，待到二日后皇甫嵩部逐渐出现，才恍然大悟、惊慌失措，跟随逃窜。
皇甫嵩放过韩遂、马腾归师，是料定两者必然精锐，就是料定留下来的更容易打。于是伏击王国前军，又以侧翼骑兵把王**斩成两段。
王**大败而逃跑，皇甫嵩一战斩获五千余级，俘虏叛军、解救被掳掠百姓近万余，尤不满意说：“本可以一次解决贼首，却只俘获王国，竟让韩遂、马腾跑了，可惜，可叹！若非陛下催促太急，董卓行动太慢，本不至如此！”
此战，刘备亦率牵招、张飞、张秀等出城衔尾追击，就连自诩文官的耿纪也骑马挎弓一同出征，共获得首级千余，俘虏男女数千，缴获器械、兵甲不少，收获颇丰。
董卓就没那么好运了，狙击、遏止归师向来是危险的任务，凉州军有更多的骑兵，董卓部虽然精锐，也被回归心切的成倍叛军冲击得七零八落，伤亡二千余人，只获得了不到两千首级，因此怨恨皇甫嵩，顺带刘备。
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这场胜利，成就了皇甫嵩的威名，也成就董卓对皇甫嵩的怨恨，刘备对董卓的不信任董卓许诺的张济部一千援军，最终只来了一半。
守住陈仓城、结好皇甫嵩给刘备带来了意想不到的好处，从此刘备在关中、凉州，也算有名望的战将。有能力、有地位，能做事情的人会受到尊敬，苏氏、耿氏、马氏、窦氏、班氏、法氏等家族纷纷前来拜访，早没了以前的轻视之心。
就连宋皇后所出的宋氏族长，亦备下厚礼、放下身段、撇开仇怨，低身下气前来求和，态度比其他几家更为谦卑。