此时，李自成也下令反击。
埋伏在孟家庄一带的农民军精锐，立即发起了对官军的进攻。
这部分农民军人人手执长枪大刀，还有很多身穿铠甲，突然冲出丛林，就像猛虎扑羊群似的直扑官军的宿营地。
官军将领们慌忙的集结军队还击，可是在突然的袭击之下，官军的军心已乱，根本抵抗不住，很快就被农民冲垮了阵营，被杀得晕头转向，只能到处乱窜。
贺人龙和虎大威各自拉起自己的队伍向沈丘一带逃窜。
傅宗龙也被农民军围住了，但是他并没有选择突围逃跑，而是幻想着官军回过神来之后，正面的击败农民军。
最开始傅宗龙被包围的时候，傅宗龙根本不慌，认为其余的官军很快就会支援过来。
但是随着日子一天天过去，傅宗龙的心也慢慢的沉入了谷底。
傅宗龙坚持了整整十天十夜，在没有补给的情况下，最后甚至到了靠杀战马来维持部队的战斗力。
可是即便是这样，整整十天的围困，也使得军心浮动到了极点。
此时的傅宗龙早已没了最初的意气风发，他急得像热锅上的蚂蚁，期盼着援军的尽快到达。
为了坚守得更久，傅宗龙命令部下挖掘工事，坚守待援。
同时又派小股骑兵突围，持他的亲笔信催促贺人龙、李国奇等人火速前来救援。
但是贺人龙与李国奇二人，正庆幸自己逃脱了义军的包围，又哪里肯再钻进义军的包围圈。
他们以求援使者身份不明，害怕是农民军伪造的，诱骗他们进入埋伏圈为理由，拒绝了傅宗龙回军援救的请求。
傅宗龙见援军迟迟不到，于是自知再难以顽抗下去。
终于决定带着6千残兵拼死突围，但是在巨大的实力差距面前，残兵不过是以卵击石，自取灾亡。
突围的官军被农民军冲得七零八落，傅宗龙在距离项城8里的地方被农民军追上，当了俘虏。
李自成见生擒了傅宗龙十分的高兴，命人将宗龙带到了项城下，想利用他兵不血刃的攻下项城。
李自成让他到城下高喊：“我秦督也，请启门纳秦督”。
而他在答应了李自成的请求之后，却高喊：“我乃俘虏，身旁俱是闯贼，勿要开门。”
李自成诈取项城的计谋未能实现，一怒之下，当场处死了傅宗龙。
此次的项城战役，可以说是李自成的农民军在攻克洛阳后再次取得的一个重大胜利。
这次战役，李自成所部农民军利用了地形和声东击西的战术，打破了崇祯帝以傅宗龙为统帅的剿贼安排，歼灭官军数万人，并处死了统帅傅宗龙。
李自成的此次胜利，对大明的影响很大，用一句话概括就是，“关中精锐，尽没于项城。”
此战之后，原本因为开封之战失利造成的士气微微低落的农民军，再次的士气高涨起来。
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