清康熙二十九年七月二十日，正当苏南浙北战事方兴未艾之际，由福宁指挥的清军主力抵达克什克腾旗的土尔埂伊扎尔（注：即后来的木兰围场）。清军在此地就地宿营，整个营区长达六十里，宽二十里，驻军近十万之众。
同日，福全遣使寻到准格尔营地对噶尔丹言道：“汝阑入我边汛，尚书阿喇尼等不得不迎战。汝向与天朝修贡通好，此来追喀尔喀耳。今喀尔喀劫夺我外藩，肆行悖乱，亦与我朝相失。圣上特遣和硕裕亲王及皇长子来，与汝申明礼法，自兹以往永定盟好。”
在此，清廷语气大为改变，承认噶尔丹南下是为“追喀尔喀”，并表示喀尔喀为清廷和准噶尔的共同敌人，皇上遣重臣前来就是为了共商解决问题之办法。
为进一步消除噶尔丹的疑虑，还特意说明清使臣带兵前来并不是为了打仗，“汝不闻前者，我朝出兵俄罗斯，以礼和好，不战而归乎”。
可是噶尔丹早就看出清廷假谈真打之用意，于是将计就计，欺骗对方，遣使清廷再次申明入边之原因：“喀尔喀吾仇也，因追彼阑入边汛。向在中华皇帝道法之中，不敢妄行。”康熙复函噶尔丹，说明清廷并没有许诺交出土、哲二人，“岂有正事尚未议定，即可言执土谢图汗、哲布尊丹巴以畀汝乎。此皆使臣设计脱身而为此言也”
此时病重返京的康熙在病榻上传令福全曰：“噶尔丹处应作何羁縻以待盛京、乌喇、科尔沁之兵王等，其遗之牛羊以老其锐气，疑其士卒。”
福全奉命立即遣人送去羊百只和牛二十头，并致函希望共同约定地点进行和谈，彻底解决喀尔喀问题。然而，此举并没有奏效，噶尔丹接受福全送来的礼品，却不对和谈一事透露半点口风，弄得清军使臣并一众随营大臣不知所措。
福全无奈地向康熙奏报：“臣思大兵既出，彼必知之。臣等今往克一奔，而噶尔丹又驻弼劳口。欲回趋拜察以御之，又恐彼向西而往。噶尔丹狡诈多端，踪迹难定。大兵迂回猝难，调遣不若，暂驻哈卜他海海他哈地方，再定所向。”
尽管准噶尔和清廷之间使者往来频繁，相互多次表示友好，但双方已经箭在弦上，缺乏诚意，和谈的种种努力均告失败，双方的大战已经不可避免了。
七月二十九日，噶尔丹的部队开抵乌兰布通山之线，并在山上扎营。乌兰布通山间林木茂密、山势险要，东西两侧又有大面积的沼泽区，因此易守难攻，更主要的是在这种地形之下，清军的优势兵力也不容易得到发扬。
八月一日，被准格尔骑手故意引诱而发现噶尔丹大营的清军离开土尔埂伊扎尔营地陆续开抵乌兰布通山下。当日下午便使用泰西传教士帮忙铸造的“武成永固大将军炮”和“神威无敌大将军炮”轰击噶尔丹的营地，但是清军的炮火虽然猛烈但由于是仰射因此准头甚差，只是在准格尔人的“驼城”内外激起了一些尘土，造成了极少数的人畜死伤。
所谓“驼城”就是把骆驼的四肢绑住令其卧倒在地，然后堆上木箱和用水沾湿的毛毡，士兵可以躲在驼峰与木箱之间向外射击。但是准格尔人犯了一个极大的错误，那就是没有意识到清军会有数目较多的火炮，因此没有堵塞住骆驼的耳朵，当如雷的爆炸声次第响起的时候，受惊的骆驼发疯般摆脱捆扎的绳索，受此一变，驼城便纷纷垮塌了。
见到准格尔人的“驼城”不堪用了，清军便以为胜券在握，于是罔顾不利的地形纷纷向山上杀去，结果却遭到准格尔军用弓箭和滑膛枪的猛烈狙击，清军死伤枕藉，好不容易杀到了“驼城”边，又在短兵相接中被悍勇的准格尔人给逐了出来。
丢下上千具尸体的清军狼狈不堪的逃下乌兰布通山，指挥作战的裕亲王福全虽然鼓动全军再战，然而能打的陕西绿营已然成了空壳，剩下的八旗兵和内蒙兵又全然无用，不得已福全只好休兵罢战。鉴于清军的兵力依旧众多，人数只有清军五分之一的噶尔丹也不敢主动挑起战斗，由此这一天的战事就此落幕。
对此惨败，福全却奏报：“抚远大将军和硕裕亲王福全等疏报，七月二十九日，臣等闻厄鲁特屯于乌阑布通，即整列队伍。八月初一日黎明前进，日中见敌，设鹿角枪炮，列兵徐进。未时，临敌，发枪炮击之。至山下，见厄鲁特于林内隔河高岸相拒，横卧骆驼，以为障蔽。自未时交战，至掌灯时，左翼由山腰捲入，大败之，斩杀甚多。右翼进击，为河崖淖泥所阻，回至原处而立。本欲尽灭余贼，但昏夜地险，收兵徐退。其噶尔丹死于乱兵与否，俟后查明另奏外，事关大败贼众，谨以奏闻。”
关于这一天的战事，当时在清廷供职的法国传教士白晋在给法国路易十四国王的报告却如此说道：“在反击厄鲁特汗的一次战役(注：即乌兰布通之战)中，皇帝（注：指康熙帝）知道他的军队所以蒙受重大损失而未能将敌军彻底击溃，是因为厄鲁特人仗着良好的排枪的强大火力，迫使皇帝的骑兵退出战线。”