兵冲向尼科米底亚，在路上被两支近卫龙骑兵阻拦，被迫分出一支部队抵挡他们，带上剩下的骑兵继续冲锋。
尼科米底亚城下，匆匆列阵的东罗马军队和远道而来的穆斯林联军爆发大战，会战兵力是一万余名步兵对阵五千余名轻重骑兵。
战斗开始后，东罗马帝国的火炮和投石机给穆斯林军队造成了两百余人的减员和严重的士气打击，致使他们心生怯意。
接着，两军正式接战，东罗马帝国的大方阵战术第一次在野战中得到了大规模使用，长矛和火枪的组合给穆斯林骑兵造成了大量困难。
然而，东罗马帝国的奴隶射击军在长久的围城和消耗中同样损失惨重，精通战斗的老兵已经十分稀少，大量的奴隶在强敌来临时战力有限，中军大阵一度被穆斯林的重骑兵冲出了一个大口子。
但是，两翼的近卫军团却爆发出了极强的战斗力，用密不透风的方阵将自己化为血肉轮盘，没能让穆斯林联军的左右两军突破阵线，完成包围，还有余力支援岌岌可危的中军。
战斗从上午持续到午后，穆斯林联军在巴耶济德和哈利勒的率领下连续发动冲锋，却始终没能击溃东罗马帝国的步兵方阵，长矛依旧林立着锋芒，火枪依旧喷吐着硝烟。
太阳开始西斜，双方的战士疲惫不堪，就在巴耶济德试图用最后一点精锐骑兵冲击敌阵时，东南方向的一支斯拉维斯千人队终于出现在战场上，高喊着万岁杀了过来。
穆斯林士兵陷入了绝望，巴耶济德已经被接二连三的失败冲昏了头脑，仍然嚣叫着继续冲锋，但白羊王朝的哈利勒已经不愿空耗兵力，当场就跑。
情急之下，随身护卫将巴耶济德敲晕，带上最后一点机动部队撤离战场，从斯拉维斯千人队的冲击下杀出了一条血路，逃进荒原深处。
接下来的几天里，奥斯曼和白羊残兵一路逃窜，东罗马帝国的几支游骑兵一路追杀，巴耶济德丢弃了随身衣物和王子权位的象征物，伪装成普通士兵，不管不顾地向东奔逃，找到了自己正在渡河的步兵队，命令他们挡住追兵，自己则渡过萨卡里亚河。
前线大败，白羊王子和奥斯曼王子先后渡河逃窜，奥斯曼士兵军心全无，争先恐后地渡过河流，躲避东罗马游骑的追击。
1471年6月15日，尼科米底亚战役结束，这场战役以穆斯林联军的彻底失败而告终，尼科米底亚城陷落，奥斯曼将军伊斯哈格战死，奥斯曼第二维齐尔希南帕夏被俘。
是役，东罗马军队死伤六
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