在明廷举办献捷仪式的同时，正准备围攻安平的伪清豫亲王多铎却收到了多尔衮着他立即赶往庆都增援的军令。
和多铎袭击靖北军一样，如今的睿亲王多尔衮也遭到了卢象升的偷袭。
时清军主力由于袭破京畿府县二十余座，所获钱粮、青壮不可计数，多尔衮大军日行不过二十里。
追入保定的卢象升敏锐地发现了战机，他认为东虏主力裹挟军民粮秣南入真定，而蠡县、安平一带河流颇多，东虏必走庆都方向攻入真定。
故此，庆都山和小孤山之间的官道便是多铎大军的必经之路，卢象升遂令山西总兵虎大威、宣府总兵杨国柱、大同总兵王朴等人打着自己的大旗统领勤王大军继续衔尾追击。
自己则亲率万余天雄军倍道而行，意欲在庆都山一带设伏，一举击溃清军主力。
对于卢象升轻兵冒进的决策，虎大威等人均认为不妥，宣大总兵杨国柱甚至直言，“东虏入寇，罪在关宁，外不能御奴于辽东，内不能配合友军，坐视东虏肆掠，我宣大诸军兵不过两万，此去何异于以卵击石？”
虎大威也是担忧，跪求道：“辽军畏敌如虎，督臣孤军深入，一旦有变，岂不遂了朝中奸臣之心？”
卢象升慨然道：“陛下圣明，小人能蒙蔽一时，终不能一世也，本官非为个人之功，实为解救京畿百姓也，且薛阁老能在高阳力挫阿巴泰，想来东虏战力也不过如此，只要我等戮力同心，必能击退东虏。”
卢象升执意进兵，虎大威等人亦感念卢象升忠义，亦从其计。
十一月初，卢象升进至庆都小孤山附近，卢象升看到此地山势虽不甚险要，然连接庆都山，官道又狭窄而崎岖，实在是设伏最佳之处。
卢象升和部将卢向同等人遂上山考察地形，登高而望，发现此处山势延绵，有几处峡谷可设伏兵。
经诸将估计，自己大队尚在多尔衮之后，多尔衮必然无备，遂决定就在这小孤山十余里长的官道两旁草木丛中设下埋伏。
以部将杨陆凯为初伏，卢向同二伏，自己亲引大军居中调度，又令士兵埋地雷火药于官道之中，并与诸将相约，必等东虏全部进入官道，初伏才能发动。
然后便引爆地雷，各军同起，如此首尾夹击，清军必败，又令埋伏各部携带干粮以免因造饭引起的炊烟被清军察觉。
明军部署好埋伏之后两日，多尔衮率大队抵达庆都，多尔衮也算是久经沙场的宿将，在发现小孤山一带地形复杂后，就停下了进军的脚步，并派遣哨探入山打探情况。
相比于多铎，多尔衮行军布阵，要稳妥的多，在侦查没有消息时，多尔衮居然停下了进兵的步伐，就在小孤山以北布下了大营。
多尔衮老成持重，这令卢象升万分着急，他轻兵突进，军中只携带数日的干粮，根本不足以和东虏消耗，遂决定当夜突袭清军。
时值十一月上旬，是夜月黑风高，卢象升即集结大军，分三路突袭清军大寨。
他以中军游击杨陆凯统兵三千佯攻东虏中军大营，左翼总兵卢向同率军三千突袭清军后营，自统四千精锐广备引火之物，准备趁乱焚烧多尔衮的粮秣。
由于阿巴泰败亡之事，多尔衮安营之后，亦有所提备，八旗军人不卸甲，马不离鞍，轮流休整。
然而天雄军多备强弩，又都为卢象升乡党，长期和流寇作战，号令极其严明，在攻击命令下达后。
负责佯攻的杨陆凯部率先发动，他们朝清军大营射出了漫天的火箭。
时多尔衮虽严令诸军不可懈怠，然其所部满蒙汉军皆对明军的战力嗤之以鼻，认为阿巴泰不过是误中明军诡计，再加上又收到多铎滹沱河大捷，更加轻视明军，在遭到明军突然袭击后，居然混乱不堪，兵找不到将，将找不到兵。
看到清军大乱，卢象升大喜过望，即令杨陆凯化佯攻为主攻，同时亲率全军总攻，并严令，“刀必见血、人必带伤、马必喘汗，违者斩！”意图毕其功于一役，一举击破清军主力。
然而清军大营虽然混乱，但清军到底还是有所戒备的，在经过最初的混乱之后，佟图赖、额克苏以及李率泰等满汉将佐纷纷收拢本部精锐和突入大营的明军绞杀起来。
天雄兵偷袭得手握有先机，清军人多而悍勇，双方死战之下，竟然打了成了平手。
这一仗从当夜子时一直杀到辰时，卢象升见天将放亮，唯恐寡不敌众，方才收兵退回小孤山。
是役，天雄兵损失四千余人，击毙击伤八旗兵三千余，焚毁清军营盘十五座，清军所抢掠的人口、牲畜、粮食，也在混战中损失大半，很多被清军掳掠的青壮趁机逃出了大营。
庆都之战之后，多尔衮由于军粮不足，只得飞书多铎立即率军和其在真定会师，共击卢象升。
而取得了重大战果的卢象升即传谕虎大威等将与其至庆都会师，又飞书关宁军高起潜部，着其立即转入保定，趁东虏粮秣耗尽之际，共击多尔衮。
熟料，高起潜居然借故推脱，关宁军日行十余里，坐视多尔衮主力转入真定。
更令卢象升气愤的是，杨嗣昌居然以岳托部偏师入河间的理由，抽掉了卢象升麾下大同总兵王朴，原保定总兵刘光祚部转入任丘，至使卢象升所部军马更加单薄，只余万人。
外有强敌，内有掣肘，卢象升没有绝望，在汇合了虎大威、杨国柱所部军马后，卢象升本欲率军转入庆都，以蓄养体力，整军再战。
然陈新甲心腹保定巡抚张其平居然拒绝卢象升所部入城，更拒绝提供钱粮物资。
虎大威、杨国柱等将见朝廷如此不公，皆是大怒，杨国柱泣拜道：“我等方欲死战，朝廷如此处置，置我等忠义之士何往？督臣不避矢石，屡挫泉酋，今朝廷不光薄我军马，亦不提供钱粮，乃欲督臣死乎？督臣不若转入宣大，末将等必以死报之。”
卢象升亦是伤感，顿足长叹道：“予受国恩久矣，恨不得死所，有如万分一不幸，宁捐躯断脰耳。”
竟拒绝虎大威等人建议，率本部军马尾随多尔衮入真定，虎大威、杨国柱不忍卢象升独赴险地，亦督军跟随。