好的期望，当然是前败段末柸，而其后段匹磾也不背承诺，但总得做好最坏的心理准备吧。或者当面苦谏段匹磾，或者于战阵之上，寻机劫出刘琨来，都必须因应时势，随机应变。因此有急智的温峤和勉强能够应付特殊局面的崔悦尽皆随军出征，卢志父亦然，独留卢谌守备后方。
段匹磾守把的蓟县，乃是燕国国治所在，王浚镇守幽州之时，将州治从范阳迁移至此，大概位置是在后世北京市南部的大兴县。刘琨率军自并州来投后，段匹磾则把他安排在了东南方向的征北小城屯驻。
这座小城乃是汉末军阀公孙瓒所筑——当年公孙瓒与幽州刺史刘虞不和，遂建此城，以逼刘虞。因为年深日久，小城失修，刘琨被迫缩小了规模，将半数兵马驻在城内，半数则围城建垒，分与诸将镇守。如今超过半数晋军被刘演统领着北伐段末柸，卢谌乃率余部谨守小城。
至于段匹磾方面，留下其弟段叔军守蓟，自将大军，裹胁着刘琨，挥师北进。段文鸯自请为先锋，段匹磾却婉拒了，说：“当以晋人为先，可借其势也。”要刘演率军在前，汹涌杀向北平。
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此时段末柸身在北平郡治徐无城中，正在安抚部众，忙得焦头烂额。在原本历史上，他并不至于如此窘迫，但如今洛阳颁诏，封段匹磾为辽西公、东部鲜卑大单于，导致段氏所属各部陆续往投，段末柸难以禁止。他无奈之下，只得遣人去向宇文和慕容两部求取援军。
慕容廆时以代郡人鲁昌、北平人阳耽为谋主（原本历史上，还多一个裴嶷裴文冀，且居首席），言听计从，既得段末柸之请，便与二人商议。阳耽劝说道：“臣等皆晋人，之所以依附将军，乃因将军虽处偏远，却不背王化，身为鲜卑，而心向中国，进可拱卫天子，复兴社稷，退可安保臣等乡梓也。
“如今洛阳所命，段匹磾实王辽西，段末柸篡僭而已。倘若将军应援末柸，无异于背晋，臣等实不敢为设一谋。况且，末柸与羯奴私通款曲，约为父子，若末柸得幽州，一如羯奴得幽州，彼有襄国大军为援，异日必侵将军土地，恐怕到时候悔之晚矣。”
慕容廆笑笑，回复说：“先生勿虑，我不背晋。既然如此，段匹磾与末柸相攻，我可发兵相助匹磾否？”
鲁昌摆手道：“不可，末柸势大，攻之不易，且即破之，土地、户口必为段匹磾所得，明公出力虽大，所获却小。以臣预想，宇文必肯应请南下，相助末柸，我等不如趁势而西，取土地、户口于宇文部。今明公兵马强壮，称雄一方，若能兼并宇文，献俘洛阳，则异日或可踵段氏之迹，公于辽东，未可知也。”
慕容廆大喜道：“崔毖王浚余孽，人所不齿，我若能兼并宇文，则取辽东不为难也。胡势方炽，天子悬远，若真命我于辽东，当与二君共有平州！”
果然不出鲁昌所料，西面的宇文部首领宇文莫圭在得到段末柸割让三县的承诺后，欣然发兵，命其弟宇文屈云率七千骑南下应援。段末柸会合了宇文军，便阵于无终，以待段、晋联军。
无终就是后世的天津市蓟州区，城池依山傍水而建，地势险要。不过鲜卑人不惯于守城，段末柸又自恃勇武，因此布阵于城池东南方向的平原地带。
段匹磾率军开到，首先命令刘演率领晋人攻打敌阵。两军激战多时，终究鲜卑骁勇，晋兵素质却不甚高，再加上刘始仁不能服众——他长年转战河北，与并州众难免有所隔膜——于各将所领调度不灵，逐渐地便落在了下风。
段末柸并未亲自上阵——他还得防着后面段匹磾的主力呢——见情势对己方有利，便请宇文部骑兵从侧翼猛攻晋阵。晋师因此而溃，士卒纷纷败走，刘演亲自挥刀，连杀数人，却仍然禁止不住。
刘演急了，遂于阵中大呼道：“我军若败，大司空必无幸理！与其闻大司空死讯而向隅哀泣，不如先其而死，死而无憾！”催马挥刀，便率领着众兄弟和亲信部曲，朝向宇文军作拼死的突击。不少晋将闻听此语，又见此情景，难免羞愧、焦虑等情，一起涌上心头，还思刘琨长年待己的恩遇，急忙驳转坐骑，鼓舞士卒，纷纷喊道：“我等宁死于大司空之前，岂可后生？！”追随着刘演杀向敌阵。
宇文部的骑兵原本以为胜券在握，突然遭此逆袭，难免有些慌张，在晋人不要命的猛扑之下，队列竟被冲散。大将宇文素延策马而出，来阻晋师，刘演四弟刘启与战，不三合即被刺于马下。
刘演兄弟见状，又急又怒，急从四面包抄过来，直取宇文素延。宇文素延促起不防，身边将士顷刻间即被刘演部曲所驱散，他一人独当刘演、刘挹、刘述三将，双拳难敌四手，很快便被砍下马来，割取了首级。
宇文素延既死，宇文部众无不胆寒，纷纷退避。段末柸见势不妙，只得亲率主力驰出，远远地拉弓瞄准，一箭正中刘演肩头。刘演大叫一声，坠落马下，段末柸当即驰来取其性命，刘述挥矛拦阻，仅仅一个照面，便为段末柸所杀。
段末柸乃是段氏甚至于东北各部鲜卑中排名第一的勇将，长矛起处，全无晋将、晋兵，