机会很快就来了，一个月后戚继光收到斥候营最新情报，倭寇再一次从慈溪登岸，一路向龙山所逼近，此次进犯的倭寇竟多达五千余人。戚继光知道光靠自己的力量很难挡住倭寇的进攻，他一面上报胡宗宪请求援兵，一面和谭纶率领四千精兵前往龙山所布防。
胡宗宪得到倭寇大举进攻龙山所的消息后，也非常重视，他亲自率领二万主力部队前往增援。明军和倭寇在龙山所遭遇，胡宗宪以俞大猷为主力居中，戚继光、谭纶为右翼，参将许东望、王旭为左翼，向倭寇发动总攻，双方激烈交锋。在俞家军带领下，明军奋勇向前、锐不可当，倭寇不敌开始撤退；明军趁胜追击，在缙云追上倭寇，倭寇立足未稳，难以抵挡，只能继续逃命；明军紧追不舍，一直追到桐岭，倭寇无奈只能返身再战，又被击败，只能狼狈逃向雁门岭方向。明军三战三捷，士气大振，紧追不放，一直到晚上才暂停追击，大军安营休整，准备天明再继续追杀。
晚上戚继光和谭纶在大帐内商讨军情，戚继光表达了自己的担忧，他感觉白天的战斗太过轻松了，倭寇基本上都是一触即溃，和以往战斗力相差甚远。谭纶也有同感，他还发现虽然大军三战三捷，却并没有斩杀多少敌人，倭寇似乎是有组织的逃跑。二人都觉得不对劲，担心有诈，决定一同去提醒胡宗宪。
他们到了中军大帐，看到胡宗宪正在和俞大猷商讨军情，二人谈得热火朝天。胡宗宪看到看到谭戚二人，急忙招呼他们落座，并询问他们有何事，谭纶和戚继光便把自己的担忧说了出来，胡宗宪听了陷入沉思。
一旁的俞大猷不高兴了，他是此次战役的主攻，如果真如谭戚二人所言，那白天的战果不都成了笑话，他忍不住插嘴道：“将士们浴血奋战方才取得如此战绩，况且我军兵力是敌人五倍，只要稳扎稳打，还怕敌人有什么阴谋！”
胡宗宪听完谭戚所言有些疑虑，但却觉得俞大猷的话更有道理。他安抚了谭纶、戚继光两句，表示后面只要小心谨慎应无大碍，并未听取谭戚的建议。
第二日天刚放亮，明军就开始继续追击敌人，一直追到雁门岭天心谷，倭寇慌不择路逃入山谷。明军准备入谷追杀，戚继光观察天心谷地形，只见山高林密，谷口狭窄，感觉不妙，赶紧来到胡宗宪身边进言：“大人，此谷地形险要，要小心埋伏！”一旁参将许东望放声大笑道：“戚将军，我曾在此地征战，熟悉地形，此谷名为天心谷，因形似心脏而得名，里面并无出口，倭寇渡海而来，不识地理，误入死地，正是我们建功立业的大好时机啊！”看到胡宗宪还在犹豫，立功心切的许东望急道：“大人，眼下大军士气正盛、将士用命，正应一鼓作气全歼倭寇，万不可浪费战机啊！”
这句话打动了胡宗宪，他自上任浙江巡抚以来，一直想用一场大胜来为自己正名，眼下正是一个好机会。而且他了解倭寇作战方式，大都直来直去，正面激战，很少见到倭寇用计谋，更何况此处地理偏僻，倭寇不熟悉地形，有埋伏的可能性很小。仔细权衡后，他决定采用俞大猷所属为前锋，自己领中军，为防万一由谭纶、戚继光殿后的阵型追击敌军，谭戚二人无奈只好接令。
等胡宗宪率大军杀入谷中后，谭纶刚要带领军队入谷，被戚继光拦住了，戚继光道：“子理兄，既然我们殿后，不妨多等片刻！”于是二人带领部下在谷外停留了一会，见并无动静，戚继光苦笑一声，就要下令进谷，突然天心谷两侧山峰旌旗招展，伏兵四起，天心谷口里面也被大批倭寇用据马堵住。原来倭寇昨天果然是诈败，他们早就在天心谷安排好埋伏，谷口伏军本想等戚继光的军队入谷，但看二人一直在谷口停留，谷内又喊杀震天，一时沉不住气提前冲了出来。戚继光、谭纶看到伏兵出现，暗道好险，急忙组织军队进攻谷口。
山谷里面明军正追杀得起劲，突然发现中伏，顿时军心大乱，好在俞家军名不虚传，挡住了倭寇的数次冲锋，暂时稳住了阵脚，但在倭寇的伏击下，明军死伤惨重，士气低落。俞大猷来到胡宗宪身边进言：“大人，现在最重要的是组织兵力冲开谷口，我发现戚继光、谭纶并没有进谷，我们两边夹击，只要出得谷去，此战还有希望！”胡宗宪此时心乱如麻，听了俞大猷的话连连点头，让俞大猷领兵攻击谷口。但敌人早已做好准备，防御甚为严密，明军付出很大代价依然无法打开缺口。
山谷外面戚继光和谭纶也心急如焚，他们也很清楚如果不能及时攻克谷口，明军主力恐怕有全军覆灭的危险。戚继光对谭纶道：“子理兄，必须尽快撕开敌人的防线，常规战法时间来不及了，我挑选五百精锐组成敢死队，你领大军掩护我们强攻谷口！”谭纶也知道军情紧急，只能连声嘱咐戚继光注意安全。
戚继光和众将士说了组建敢死队的事，三千处州兵面面相觑，都不愿参加，一个千总说出了大家的心里话，“倭寇势强，不如撤退以保留实力，容后再战。”戚继光只好将自己的亲兵全部编进敢死队，当看到戚继美时他犹豫了一下，戚继美昂首出列喊道：“将军，我愿意加入敢死队！”看到戚继光还在犹豫，戚继美走近低声道：“如果不让我入敢死队，将军何以服众？”戚继光知道弟弟是对的，他咬了咬牙喊道：“戚继美入敢死队，带队冲锋！”“愿效死命！”戚继美回道。
谭纶所属军队中的百户胡守仁和杨文见状深受感动，主动站出来要求加入敢死队，在他们的带动下陆续有人愿意加入，好不容易凑齐了五百人。戚继光率敢死队冲向谷口，谭纶也指挥大军发动猛攻为他们作掩护。
戚继光、戚继美兄弟二人奋勇当先，敢死队深受鼓舞，都奋不顾身、悍不畏死的发动攻击，这大大出乎了倭寇的预料，一时抵挡不住，明军终于在敌人的防线上撕开了一条口子，谭纶见状大喜立刻指挥大军紧跟着冲锋，将谷口敌人分割成两块，倭寇渐渐落入下风。
谷内明军数次冲击谷口都被打退，俞大猷焦急万分，这时突然发现谷口敌军一片混乱，他作战经验丰富，知道应该是戚继光攻破了防线，立即组织俞家军全力发动攻势。在明军内外夹击下，谷口的倭寇再也支持不住，放弃阵地，四散奔逃，明军终于拿下天心谷口。胡宗宪赶紧组织明军主力逃出天心谷。
天心谷设伏的倭寇见明军已经出谷，知道伏击失败，开始逐渐退去。天心谷外，明军终于会师，两边的明军相拥庆祝，士气高涨。胡宗宪对谭戚二人大加褒奖，俞大猷等将领也对戚继光表达的感激之情，只有许东望面有愧色。戚继光向胡宗宪进言趁倭寇撤退发动进攻，胡宗宪刚刚死里逃生心有余悸，犹豫不定。俞大猷也劝说道：“我军破了敌人埋伏，现在士气可用，而敌人计谋失败，士气低落，正是一举克敌之时。”
胡宗宪终于下定决心，指挥大军从敌人后面掩杀，倭寇没想到明军刚逃出陷阱就敢发动进攻，并没有安排军队殿后，结果被明军杀得大败，明军一直追杀了十几里才停止追击。此战共斩杀倭寇两千余人，但明军自身损失达四千人之多，只能算是一场惨胜。
这场战役是戚继光、谭纶和俞大猷三人第一次并肩作战，俞大猷敬佩戚继光的英勇果敢、足智多谋，欣赏谭纶的临危不乱、指挥若定，谭戚二人也对俞大猷的骁勇善战、临危不惧影响深刻，三个人惺惺相惜，在后来对倭寇的战场上逐渐成为亲密战友。
百户胡守仁和杨文带头加入敢死队，且作战勇猛，深得戚继光信赖，此战后戚继光便向谭纶申请将两人调至他的军队，后来都成了他麾下的重要将领。
雁门岭战役戚继光采用的是特种作战常用战术--直取要害，联合攻击。即以数支特种部队，从不同方向围击对方对战争起着支撑作用的要害目标，从而获得战场上的主动权。从某种意义上讲俞大猷的俞家军也是一支特种部队，正是这两支特种部队对谷口伏兵的联合进攻，才让明军主力逃出生天。
