袁术此时已经占据南阳、汝南、颖川三郡之地，治下人口已经达到五百万人，又有小霸王孙策等原孙坚麾下部将相助，可谓兵强马壮，已然成为最有实力的诸侯。甚至于此时冀州袁绍，兖州曹操都不能与之相比。。
再说李应控制了长安之地之后，派人招降李傕、郭汜，没想到二人立马答应，于五日后率部来降。
正在李应高兴之际，李衷来报，说是马腾率麾下二万西凉铁骑已经夺了天水郡，进逼汜水关。李应大惊，急忙命令贾诩留守长安，高顺屯兵潼关，自己亲自带庞德、石宽、李衷，以及刚刚投降的李傕、郭汜、樊稠、张济四将赶往汜水关。
李应赶到汜水关之时，公孙贾所部已经和马腾大战了三日了，汜水关几次易手，李应赶到时，汜水关还在公孙贾手中，李应随即安抚公孙贾所部将士，让他们到关内休整，又命令庞德等人接管关隘。
马腾见李应援军赶到，于是兵分两路，一路围困汜水关，另一路，让马超率军直取武都、陇西两郡，欲要夺了李应根基。
李应得知消息大惊，随后冷静下来，吩咐道：“我等是倾巢而出，陇西、武都防守空虚，武都郡四面环山还好，陇西郡紧临马腾治下金城郡，又是我等根基，恐怕危及。如此，某决意，集中所有兵力，出关迎战马腾，只要我等能速胜，则陇西之困可解。”
半夜时分，乌黑风高，伸手不见五指，李应想着，上天还是眷顾我的，乘着这个时机，李应兵分四路出关迎战马腾，马腾亦是四面迎战李应，大军激战一夜，双方损失惨重，马腾不敌李应，率残部退往天水，李应分兵两路追击，一路命石宽率麾下铁骑直奔天水郡而去，一路沿领步兵追杀马腾，马腾且战且退，兵疲马乏，不如石宽铁骑快，等到马腾退回天水之时，冀县已经被石宽攻下了，马腾遭到了石宽所部伏击，幸好马超率军回援，救了马腾退守武威、金城两郡，此战石宽和马超正面交战，石宽不敌，受了重伤，李应没有命大军追击，而是分兵驻守陇西、天水两郡，之后亲自看望石宽，石宽此时昏迷不醒，李应传令找遍附近所有大夫为石宽诊治，好在抢救了过来，两日后，李应引大军返回长安，让石宽留在冀县养伤。
此战总算有惊无险，李应事后反思，认为是自己太过忽视马腾所致，当时只知道进军关中，却忽略了西凉马腾，致使其乘虚而入，险些连陇西都丢了。此战各部兵马都有损失，前后加起来，总共战死一万五千人，重伤一千人，当然其中也有刚刚投降的李傕等人麾下。回到长安后，李应再次清点兵马，发现自己麾下经过此战军队补充不少，已经从出武都郡之时的一万人马，扩充到了如今五万大军，可是李应心里高兴不起来，因为这五万大军，并非都是忠心耿耿的，其中各部兵马都有，没有半年时间，李应没把握能控制住这五万多人。
再说马腾所部，经此一战，部下只有八千兵马了，其中五千多人是当时马超带领攻取陇西的人马，若非如此，此战之后，马腾再无翻身之日了。
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