乌兰布通是蒙古语，汉语的意思是红色的坛形山，乌兰布通山南坡是无法攀登的峭壁，北面则是一个可以攀登的陡坡，但易守难攻，噶尔丹部队“觅山林深堑，倚险结营”，布阵于山上林内，用上万头骆驼，缚住驼蹄卧于地面，驼背上加装箱垛，然后用毛毡渍水盖于箱垛之上，环绕乌兰布通山摆成一条防线，称为“驼城”，噶尔丹部队兵士从驼与驼之间的缝隙，使用从沙俄购买的火枪向清军射击。而按照清军当时的弓箭和火枪威力，是难以穿透驼城的。

　　清军方面，福全率军在乌兰布通东南方40里开外安营扎寨，建营盘四十座（注：现还有十二座连营遗址为旅游景点之一），连营六十余里，阔二十余里，“首尾联络，屹如山立。”清军各路参战部队除科尔沁方向部队和盛京部队外都先后到齐，全军官兵连同厮役在内约10万人。

　　9月4日，清晨福全率清军主力，自大营向乌兰布通方向出发至中午，抵达乌兰布通西面河对岸，清军隔河布阵，摆好火枪阵、火炮阵、骑兵阵、布兵阵，在战斗一开始，就集中火力轰击驼城，但由于驼城位于树林内，位置隐蔽，清军炮火打的不精准，火炮的杀伤作用受到限制。而噶尔丹军在隔河高处隐蔽防御，而清军则先要渡河后再进攻，因此，清军正面进攻的进展不大。

　　福全在组织正面进攻的同时，他还派出了左右两翼骑兵，试图通过迂回包抄噶尔丹的侧后。但是，清军右翼被河岸沼泽所阻，只能返回原处，进展的惟一希望就落在了左翼方向，率领左翼的先锋官是康熙皇帝的舅舅内大臣佟国纲、佟国维两兄弟。

　　佟国纲是清军高级将领中少有的猛将，在这场战斗中亲自率兵冲杀，在进攻中被敌方火枪击中阵亡（注：此时噶尔丹叛军中已经使用从俄国买来的滑膛枪，比清军用的火铳射程远威力大），左翼军并未停止进攻，其手下大将、前锋参领格斯泰乘白鼻马挥舞战刀三次冲入敌阵，在格斯泰等人的侦察下，清军火炮有了确定的打击目标充分发挥炮火威力，自下午轰击至日落，终于将驼城轰为两段，福全趁势从正面发动进攻，而此时，佟国维也已率军迂回至敌军后方，在清军的前后夹击下，噶尔丹军难以支持，噶尔丹派达赖喇嘛的弟子济隆作使者，前往清军大营讲和。济隆利用达赖的招牌，向福全保证，噶尔丹已经知道了大清的厉害，将“仰体圣上仁心，休征罢战”。福全向康熙帝报曰，“噶尔丹乃狡诈之人，虽不可全信，但战之次日，屡遣人来，必多窘迫。”他还向各路领军大臣发出印文令大家暂时停战。

　　噶尔丹趁清军攻势暂停的机会，在夜间率余部渡过萨里克河，经今天的内蒙古达里诺尔湖地区，疯狂向西北的漠北蒙古方向逃去，沿途还焚烧草地，以断绝追兵。

　　虽然此前科尔沁、盛京方向的2万人已经到达其逃跑路线附近，但由于此前收到了福全的停战命令，并没有阻拦噶尔丹。噶尔丹得以顺利逃至今外蒙古境内，乌兰布通之战至此结束。

　　乌兰布通一战，虽然打成了击溃战而非歼灭战，康熙后来又两次亲征噶尔丹于青海和漠北，彻底解决了噶尔丹判乱问题。后人为纪念佟国纲将军将此的泡子改名为将军泡子，在十几公里外的地方还有一处安北大将军佟国纲衣冠墓，现在将军泡子和将军墓都成为旅游景点了。