Do spotkania obu armii doszło pod Nahawandem, gdzie miały miejsce trwające dwa dni niewielkie potyczki, w wyniku których Persowie wycofali się do umocnionego obozu. W tej sytuacji Arabowie starali się użyć podstępu, w celu wywabienia przeciwnika z obozu. Jednak to Persowie dokonali niespodziewanego wypadu, w wyniku którego śmierć poniósł dowodzący Arabami An-No'man. Ich straty były jednak olbrzymie i szala zwycięstwa przechylała się na stronę muzułmańską.
Według późniejszych relacji, Arabowie pokazali Persom pojmaną po bitwie pod al-Kadisijją córkę króla perskiego, co wywołało dość nieskoordynowany atak Persów, pragnących wyswobodzić jeńca. Nie ma jednakże do końca pewności, czy rzeczywiście taka sytuacja miała miejsce. Po ciężkiej walce, pobici Sasanidzi rozpoczęli pod osłoną nocy ucieczkę, w momencie gdy doszła do nich wiadomość o nadciągającej drugiej armii arabskiej. Gdy rankiem Arabowie uderzyli na obóz, nie zastali w nim już nikogo. Po bitwie zwycięzcy podjęli pościg za uchodzącym przeciwnikiem, ścigając go aż w rejony górskie. Po drodze zabijali napotkanych ludzi i zwierzęta, zajmując 22 twierdze. Zwycięstwo Arabów okupione zostało również wielkimi stratami.