公元537年十月，东魏丞相高欢亲率二十万军队至蒲津攻打西魏，西魏帝派遣宇文泰前来迎击，当时宇文泰的军队不满1万人，但他力排众议，率军轻骑急进，在沙苑一举击溃东魏军队，高欢狼狈而逃。
沙苑大战，是东西魏对峙时期一场至关重要的战役，即便放在整个中国历史的大背景下审视，此战也具有极深远的意义。我们若做个不负责任的假设，把当时的胜方与败方对调一下，则不仅南北朝的进程将被完全改变，数十年后开启的隋唐盛世也将不复存在。历史如果可以重来一次的话，不知身为当事人的高欢与宇文泰，会作什么感想。
宇文泰虽然在小关击杀了高欢的大将窦泰，却奈何不了天气的异常。前一年的大饥荒非但没有停息，反而更加猛烈地在北方蔓延。西魏的关中地区继续大片干旱，东魏的山西各州也出现了类似的灾情。幸运的是，东魏的损失远比西魏要小，相较于西魏的全国受灾，东魏只是局部受灾。灾区的百姓流入非灾区的山东、河北、河南等地，客观上舒缓了饥荒的规模;同时，东魏的粮食储备充足，高欢下令开仓赈灾，终于有效控制住了灾情。
关中就没有如此好事了，老百姓的死亡率达到了可怕的七成以上，换言之，一个五口之家，平均只能存活一到两人。西魏的军粮供应，也开始告急。宇文泰为此忧心忡忡，苦思对策。尚书直事郎中宇文深提醒他，乘着士兵还有战斗力，出关攻下东魏的弘农，夺取当地的粮仓，既解决军粮的问题，又先发制人，防备高欢落井下石。宇文深是宇文泰的族子，颇通韬略，常与宇文泰不谋而合。宇文泰立即采纳了他的建议，为了殊死一搏，西魏几乎调动了全部精锐。
大统三年八月，宇文泰率领关中的十二位将军，兵力约一万，讨伐东魏。这十二位将军，按照《周书》上的排位，依次是：李弼、独孤信、梁御、赵贵、于谨、若干惠、怡峰、刘亮、王德、侯莫陈崇、李远、达奚武。十二人大致可分为三类：李弼、独孤信、赵贵、于谨、侯莫陈崇五人，是大统十六年西魏六大柱国的二到六位;梁御、若干惠、怡峰、刘亮、王德五人，地位与六大柱国相当，可惜死得比较早，没能排入柱国的名单;李远和达奚武的地位稍低，日后列位六大柱国督统的十二大将军。
宇文泰的治兵原则，是由诸位将军节制部众士卒，分统各军，战争时彼此独立，又相互配合，最大限度地发挥士兵的战斗力。这种看似松散的组织形式，借鉴于鲜卑游牧部落的兵制，又有所改进，是将来西魏府兵制的雏形。宇文泰在潼关誓师，以于谨为前锋，死中求生，势如破竹，先攻下潼关以东的盘豆，继而拿下弘农，生擒了东魏的陕州刺史(东魏陕州治所在弘农)李徽伯，俘虏八千守兵，附近的东魏郡县纷纷归附。在弘农粮仓，西魏将士得到了久违的军粮。
弘农失守的消息让晋阳的高欢坐不住了，不到一年，旧恨未除，又添新仇。而此时的他，正与行台郎中杜弼纠缠于惩办贪污的问题。东魏官员大量贪污，是北魏末年遗留下的老问题。高欢认为，天下三分，西有宇文泰，南有萧衍，若严以治官，武官去了关中，文官逃往梁国，东魏就留不住人才了，当务之急，是消灭敌人，而非整治内部。高欢准备出兵，杜弼执拗地要求先除掉掠夺百姓的“内贼”，高欢不作回应，命令手下军士左右排开，张弓搭箭，高举刀斧，让杜弼从下面经过。杜弼吓得汗流浃背，哆嗦不已。高欢轻蔑地看一眼杜弼，缓缓说道：“搭箭而不射，刀举而不落，这样你都失魂丧胆。各位将领东征西讨，九死一生，即便有贪污的行为，毕竟贡献更大，岂可随意处治?”
高欢的话镇住了杜弼，却简直是强词夺理。这就相当于说，一个人如果杀了三个坏人，那么他再杀两个好人也是值得赞扬的!高欢的这套理论，一直贯穿于东魏—北齐治国理念之中，可想而知，会是个什么结局。
高欢说服杜弼，便亲点十几万大军，南下蒲津，摆出渡河架势，又命高敖曹领兵三万出洛阳，围攻弘农。他的策略很明确，宇文泰若守，就把你堵死在弘农，若退，则正好半路截杀，叫你一个都回不到关中。风声传来，宇文泰心知不可久留。他命将士装备足够的粮草，主力撤出弘农，火速入关。西魏军刚离开，高敖曹的军队就将弘农团团包围。
史书浩如烟海，却时常会有莫名其妙的疏漏，比如宇文泰留下守弘农的这位将领的姓名，从《周书》《北齐书》到《北史》，都不见记载。此人不会是十二将领之一，但也不该是名不见经传的小辈，因为他守弘农守得相当不赖，在人数绝对劣势的情况下，没让高敖曹占到任何便宜。高敖曹只好采取围而不打的策略，切断了西魏军的粮道。
形势朝有利于东魏的方向发展，高欢手下有两种意见：一种以右长史薛琡为代表，强调以静制动，认为西魏军的粮草维持不了很久，东魏军无须渡河，只要临河观望，挨到来年，必能困死宇文泰;另一种以侯景为代表，认为东魏军人数占优，没必要全军而进，可以分为两军，前后行动，以便接应。前者明显是文人的观点，意欲坐收其利，但夜长梦多，高欢哪里等得了那么久?后者是武夫的观点，把军队分一部分给侯景这样的人统领，高欢也不放心。
高欢认准了胜利近在眼前，他下令从蒲津急渡黄河，抢在宇文泰之前进入关中。
黄河西岸是老将王罴守卫的华州。王罴自孝文帝时代就镇守关中，孝武帝西迁后，他对西魏政权忠心耿耿，且勇猛无比，多次击退东魏的进攻。宇文泰派使者给王罴报信，要他小心提防。王罴回复了一句话：“老罴当道卧，貉子哪得过!”借名发挥，把高欢和他的十万大军比作貉子，这是何等的气魄。高欢大军来到冯翊城下，阵前喊话：“王老将军，宇文黑獭将败，何不早降?”王罴站在城头，大吼道：“此城便是王罴的墓冢，我生死不离。想死的请过来!”
华州毕竟不是高欢的目标，攻之无益，这块硬骨头还是放到以后再啃。东魏军绕过冯翊城，又涉过洛水，屯兵许原以西。宇文泰此时才到达渭水南岸，紧急征召各州士兵，一时半会儿还聚不起来。两军兵力相差悬殊，西魏众将建议按兵不动，宇文泰说：“若让高欢进军长安，则情势大乱;现在他远道而来，立足未稳，此乃天要亡他，正可打他个措手不及。”说罢，西魏军造起浮桥，数千名轻骑兵每人带上三天的粮食，北渡渭水，辎重留在南岸，由老弱残兵押送，向西跟进。
十月，宇文泰到达北岸的沙苑，探马来报，西北六十里便是东魏军大营。大家的神经顿时紧张起来，忽见宇文深一个人哈哈大笑，举双手向宇文泰道贺。宇文泰不解，问他何故发笑。宇文深答道：“高欢在河北，深得人心;他若是老实待着，消灭他并不容易。如今孤军渡河，深入我们的地盘，他的士兵恐怕也有所不愿吧。究其原因，高欢是要报窦泰被杀之仇，刚愎自用，含愤前来，这叫‘忿兵’，一战可擒。道理再明白不过，为何不道贺呢?”
宇文泰大喜，下令各军整装迎敌。第二天清晨，高欢探知西魏军的位置，大军从许原浩浩荡荡开来。李弼向宇文泰献计：“敌众我寡，不可平地列阵。沙苑以东十里有一处渭水拐弯处，俗称渭曲，三面环水，芦苇丛生，我军可先埋伏在那里，以待高欢。”
宇文泰依计而行，移军渭曲，并分出东、西两翼，李弼指挥西翼方阵，赵贵指挥东翼方阵，背水伏下口袋阵，相约以鼓声为号令。傍晚时分，东魏大军来到渭曲。都督斛律羌举说：“芦苇丛深泥泞，不利于我军作战，不如远远相持，分拨精锐骑兵偷袭长安，端掉宇文黑獭的老巢，叫他不战而败。”
斛律羌举的主意很毒，然而高欢一心报仇，并未发表意见。他望着芦苇丛若有所思：“放把火烧死敌军，怎么样?”侯景不同意：“应当生擒宇文黑獭以告天下，一把火烧了，无法分辨尸体，谁会相信!”镇兵出身的都督彭乐盛气凌人，请缨决战道：“我众敌寡，一百个抓他一个，还怕打不赢?!”
高欢深受鼓动，便以全军猛攻渭曲，孰料一头就撞进了西魏的口袋阵。渭曲的东、西、南三个方向都是伏兵，北面的入口又被东魏军前呼后拥的大队人马阻塞，士兵们有进无退，动弹不得。茂密的芦苇做了西魏士兵最好的掩体，东魏士兵看不清敌人的数量，一个个排队上门送死。
时机成熟，宇文泰亲自擂起战鼓。西魏士兵挥舞兵器，喊声震天，于谨等各军从正面扑了上来。西翼的李弼身先士卒，率领麾下六十多人的铁骑，横向冲入东魏阵中，把高欢大军截为数段。李弼的弟弟李檦身材瘦小，却异常勇猛，骑在马背上犹如隐身人一般，斩杀敌人不费吹灰之力。东魏士兵惊恐万分，远远见了他便大呼“快躲!”乱成一团。
两军杀得天昏地暗，直至深夜还未罢休。东魏阵中的彭乐被刺破肚腹，肠子外流，他把肠子塞入腹内，回身续战。西魏那边的将军耿令贵杀得遍体通红，全是敌兵的鲜血，宇文泰也不禁唏嘘。
东魏士兵越战越少，高欢想要收兵再战，却完全指挥不了混乱的兵势，各营军士死散一空。高欢惆怅半晌，还是不愿退兵。大将斛律金劝道：“如今兵心离散，不能再打了，赶快回河东吧!”连喊了几声，高欢仍在马上发呆不语，斛律金挥鞭打马，才强行拖走了高欢。黄河岸边无船可渡，部将为高欢找了一匹高大的骆驼，涉到河中，才有渡船靠近，狼狈逃往东岸。弘农方面的高敖曹听说高欢大败，也退回了洛阳。
宇文泰追到河边，见高欢远去，便停止追击。他从东魏俘虏中留下两万多士兵，其余全部释放。西魏军回到渭水南岸，几天前所征的各州军队正好赶来集合，宇文泰让士兵到战场上每人种一棵柳树，以纪念这场来之不易的胜利。
沙苑之战，西魏军以一敌十，歼灭和收编东魏军八万以上，所获粮草器仗不计其数。弱小的西魏政权得以巩固，宇文泰受封柱国大将军，十二员大将加官晋爵。高欢在小他十一岁的宇文泰面前，大栽了跟斗，此后再也没能踏足关中。