建文元年（1399年）七月，燕王朱棣于北平起兵，以"清君側"為名發動"靖難之役"。這場叔侄間的權力爭奪，源于建文帝朱允炆推行削藩政策。

《明史·成祖本紀》載：

"惠帝立，削奪宗藩，周、湘、代、齊、岷五王相繼得罪。"

燕王作為實力最強的藩王，在僧道衍（姚廣孝）等人的策劃下，決定武力反抗朝廷。

建文二年（1400年）四月，朝廷派大將軍李景隆率六十萬大軍北伐。李景隆在鄭村壩之戰失利后，退守德州重整兵力。《明史紀事本末》載：

"景隆收集潰卒，號百萬，駐德州。"

適逢平安、吳杰等將領分駐真定、定州，形成對北平的包圍態勢。燕王朱棣則采取主動出擊策略，于四月率師南下。

白溝河位于雄縣以南，是連接北平與保定的要道。據《明太宗實錄》記載：

"戊寅，師至白溝河，距李景隆軍六十里"。

此時朝廷軍由郭英、吳杰、平安等分領，沿河設防；燕軍則"悉銳渡河"，雙方于四月二十四日展開對峙。戰前燕軍將領張玉偵察敵陣后建言："彼眾我寡，宜先挫其前鋒"，朱棣采納此議，決定次日發起進攻。

建文二年四月二十五日黎明，燕軍率先向白溝河南岸的朝廷軍陣地發起進攻。朱棣命張玉、朱能各率精銳騎兵分兩翼渡河，自己親率中軍直沖李景隆大營。朝廷軍早有防備，平安、郭英等將領依托河岸工事，以弓弩齊射阻擊燕軍渡河。

張玉率領的燕軍前鋒在渡河過程中遭遇朝廷軍密集箭雨壓制，前排騎兵中箭落馬者達百余騎。面對箭矢覆蓋，張玉令盾牌手在前結陣，掩護后續部隊繼續強渡。當燕軍前鋒半數渡過白溝河時，平安立即調整部署，將原本呈線形分布的弓弩手后撤重組為三列輪射陣型，同時調集三百名火銃手在陣前構筑射擊線。火器齊射產生的硝煙彌漫河岸，鉛彈與箭矢形成密集火力，燕軍沖鋒速度明顯減緩。

朱能觀察到朝廷軍火力集中于正面，遂親率兩千輕騎兵沿河岸向西迂回兩里，試圖從側翼突破。吳杰所部哨騎及時發現燕軍動向，立即將八千長槍兵調整為縱深達十二排的方陣，槍尖斜指形成槍林。當朱能騎兵沖至三十步距離時，吳杰令旗一揮，埋伏在側的兩千輕騎兵突然殺出。這些騎兵皆配火銃，近距離齊射后立即拔刀沖鋒，與燕軍騎兵纏斗在一起。混戰中朱能坐騎被火銃擊斃，其親兵迅速以盾牌圍護，雙方騎兵在河灘上反復沖殺，死傷枕藉。

朱棣親率的中軍一萬二千人遭遇李景隆布置的三道防線。第一道由戰車聯結組成，車陣后藏有弓弩手；第二道為步兵方陣，持丈二長矛；第三道則是李景隆親率的精銳騎兵預備隊。燕軍首次沖鋒被車陣所阻，數十輛偏廂車上的銃炮連續射擊，燕軍傷亡數百。朱棣改令步卒持斧鉞破車，自己率騎兵伺機突破。在第二輪沖鋒中，朱棣的坐騎被火銃擊中前胸倒地，其本人被甩落馬下。千鈞一發之際，丘福率五百重甲死士持狼筅突入缺口，與護衛親兵組成圓陣死守。朱棣得以換乘備用戰馬，但此時朝廷軍已從兩翼包抄，郭英部萬余生力軍投入戰場，將燕軍逼退回白溝河北岸。燕軍此輪攻勢陣亡將士達兩千余人，朝廷軍亦傷亡近千，戰場暫時陷入僵持。

戰至午時，燕軍仍未取得突破，反而因渡河作戰消耗過大，陣型漸顯松散。朝廷軍則憑借穩固的防御，逐步壓縮燕軍活動空間。平安甚至率精騎反沖燕軍側翼，一度逼近朱棣帥旗。燕軍形勢危急，部分部隊開始后撤。

午后未時，戰場形勢突變。朱棣在整頓敗退部隊后，發現朝廷軍因追擊而陣型略顯松散，尤其是平安所部因前突過甚，與中軍李景隆之間出現空隙。燕王立即調整戰術，命張玉、朱能各率三千精銳騎兵，分別從東西兩側穿插，直取朝廷軍中軍薄弱處。

張玉率部繞過平安的側翼，突然出現在朝廷軍后方。平安急令火器營轉向，但重火器調整緩慢，燕軍騎兵已突入陣中。朱能則抓住吳杰部與中軍脫節的機會，以騎兵快速切割，將朝廷軍右翼分割包圍。混戰中，吳杰坐騎被長槍刺中，墜馬后被親兵拼死救出，但其部已陷入混亂。

是時，朱棣親率主力再次強渡白溝河。這次燕軍改變策略，以盾車為先鋒，抵擋朝廷軍箭矢火器，后續部隊快速跟進。李景隆見兩翼危急，急調中軍預備隊支援，導致主營防御空虛。燕軍大將丘福看準時機，率死士直沖李景隆帥旗所在。朝廷軍指揮系統一時大亂，各部陷入各自為戰的境地。

申時三刻（約下午3點45分），戰場突然刮起強烈的東北風，風速之快令旗幟撕裂、沙石飛揚。朝廷軍因戰線拉長，各營間距已達二里之遙，旗手在風沙中難以辨認指揮旗號。平安所部與中軍完全失去聯系，其親兵試圖點燃狼煙示警，卻被狂風瞬間吹散。燕軍則早有預案，各小隊以銅鑼和特定顏色的三角旗為號，在能見度不足百步的情況下仍保持協同作戰。

風沙最盛時，朱棣親率八百精銳騎兵，借著風勢掩護直插李景隆中軍大帳。狂風卷起的塵土完美掩蓋了馬蹄聲，待燕軍沖至五十步內才被發現。李景隆衛隊倉促組織防御，但強風使得火器無法點燃，弓箭也失去準頭。燕軍騎兵趁機突破防線，丘福率甲士砍倒中軍大纛，導致朝廷軍指揮系統徹底癱瘓。

沿河防線的崩潰最為慘烈。郭英所部三萬人被燕軍分割包圍，背靠白溝河陷入絕境。狂風將浮橋吹斷，潰兵爭相渡河逃命，因甲胄沉重而溺亡者超過五千。據戰后清理，河面漂浮的旌旗、兵器延綿十余里。李景隆在親兵護衛下換乘輕裝馬車南逃，沿途遺棄的糧車、火炮堵塞官道，僅德州衛收容潰兵兩萬余人，但建制已完全瓦解。此戰朝廷軍戰死、溺亡者逾三萬，被俘萬余，損失馬匹兩萬，火器上千，堪稱建文朝最慘重的軍事失敗。

此戰燕軍以少勝多，殲滅朝廷軍主力，繳獲糧草軍械無數。白溝河之戰成為靖難之役的重要轉折點，為燕軍后續南下掃清了障礙。