二十五日，金军游骑进抵顺昌城郊，刘锜设伏擒获金军千户两人，得知金将韩常和翟将军部屯驻距城30里的白龙涡。刘锜乘其不备，派兵千余人夜袭其营，斩获甚众。二十九日，金军三路都统和韩、翟两军3万余众，渡颍水迫近城下。刘锜使用疑兵计，大开城门，金军不知虚实，不敢冒进。刘锜乘其犹豫之际，以强弓劲弩齐射,继以步兵持长枪、大斧猛冲。金军不支,向颍水溃退，多落水中溺死。六月初二,金军移驻城东拐李村,刘锜利用金军骑兵不善夜战的弱点,派骁将阎充率锐卒500夜袭金营，大败金军。

宗弼得悉前锋军连遭重创，亲率精兵10余万由东京驰援，进抵颍水北岸，人马蔽野。刘锜部将中有人恐寡不敌众，建议退守江南。刘锜召集诸将晓以利害，激励将士背城死战。并派曹成等二人去金营行间，诡称刘锜是太平边帅之子，只图逸乐，不懂战守。宗弼信以为真，将攻城的鹅车、炮具留下，率龙虎大王完颜突合速、三路都统、韩、翟将军人马，合围顺昌。宗弼见城垣简陋，声言可以用靴尖踢倒，遂遣精骑攻东西两门，自率亲兵4000，往来为援。兵皆铁盔重铠号“铁浮图”。时值盛夏，金军不惯炎热。早晨天气凉爽，金军猛攻，刘锜坚守不战；午后，天气酷热，金兵力疲气衰，刘锜派数百人出西门佯攻，继以5000精兵潜出南门，攻击金军侧翼，大败金军（一说刘锜还在颍水上游及草中置毒，金军人马食水草后致病）。宗弼不甘失败，移驻城西，企图久围顺昌。时连日大雨，刘锜又频频派兵夜袭，十二日，宗弼乃率部退回东京，顺昌围解。

此战，刘锜以顺昌城为防御要点，利用金军不惯炎热、不习夜战的弱点，以攻为守，以长击短，重创金军主力，粉碎了金军的进攻，成为南宋抗金战争中，以少胜多、以步制骑的著名战例。

1140年5月中旬，新任东京副留守兼节制军马的刘锜，率领军队前往东京驻防。刚由水路抵顺昌（今安徽阜阳）时，就传来了金军攻陷东京开封的消息。3天之后，攻陷东京的金军继续向南侵扰，距东京不远的陈州（今河南淮阳）也被攻占。离陈州仅150 公里的顺昌成了宋金对峙的前沿阵地。

顺昌北濒颍水，南有淮河，东接濠州（今安徽凤阳）、寿州（今安徽寿县），西接蔡州、陈州，是屏障淮河的要口，通汴梁的交通要道。在大敌压境之际，刘锜沉着果断，亲自视察城内外的防御工事和地形，凿沉船只，加高加厚城墙，构筑防御工事。号召大家同心协力，保卫顺昌城。他将自己全家老少搬到一座庙里，在门口堆满干柴，嘱咐守卫的士兵，万一城被金军攻破，即放火焚烧他的全家，以此激励士兵和百姓，誓死保卫顺昌城。根据地形和兵力，以后军统制许清守御东门，中军统制守御西门，右军统制焦文通，游奕军统制钟彦守御南门，左军统制杜杞守卫北门。派出侦探，并依靠当地人作向导，不断侦察金军行动方向。经过一个星期的努力，初步完成了顺昌城的防御准备。 五月二十五日，金军游骑数千渡过颍河，进迫顺昌城郊。

宋军伏兵活捉金军银牌千户阿赫杀阿鲁等2人。刘锜从俘虏口供中了解到金军韩、翟二头领带领部分兵力在距城15公里的白沙涡一带安营扎寨，便乘其初至，毫无作战准备，派兵千余乘夜前往劫营，一直激战到次日凌晨，宋军首战告捷。 金军残兵于二十七日逃到陈州，向其突合速及三路都统葛王完颜褒（完颜乌禄，后改名完颜雍，即金世宗）报告了惨败的经过，金军主力迅速向顺昌集结。

二十九日，3万余金军四面包围了顺昌城，进行强攻，企图一举而下。刘锜领兵从西门迎战。金军逼向城墙，一边抢夺吊桥，一边以强弓硬弩向城上的宋军射击。宋军以劲弓强弩还击，矢如雨下，金军死伤甚众，被迫后撤。刘锜抓紧战机，乘势以步兵出击， 金军溃乱，仓皇渡水逃命，溺死甚众。时近黄昏，仍有数千金军的铁骑在河外逗留，刘锜派兵连续向其发起进攻，大获全胜，缴获甚多。

顺昌被围第四天，金军从陈州等地向顺昌增调兵力，一部分金军扎营于距顺昌10公里的东村。顺昌处于金军的铁壁合围之中。金军把主要注意力放在攻占顺昌城上，却忽略了对营寨的防守。宋军利用雷雨天气，派骁将阎充选拔五百壮士，乘黑夜突入敌营， 等电光一闪，宋军便一跃而起，奋勇进杀；电光过后，宋军全都潜伏不动。金军不知宋军底细，满营大乱，宋军则按战前约定的暗号，时分时聚。金军惶恐之中，自相残杀， 等到天明，金军已无力还击，只得退去。

这三次战斗，宋军智勇结合，使围攻顺昌的金军元气大伤，取得了顺昌保卫战的初步胜利。

宗弼在开封得知金军进攻顺昌失败的消息后，率兵十余万昼夜兼程，用不到7天的时间从开封直趋顺昌。宗弼所部是金军中的精锐部队，攻城略地，凶悍无比。其专攻城池的士兵号称“铁浮屠”（铁塔兵），士兵都穿甲戴盔，配备最精良的武器。其作战方法是每3人分为一个战斗单位，后面紧跟着拒马子，士兵每前进一步，就将拒马子往前移一步，以示一往无前，决不后退。又在左右两翼以铁骑相配合，号称“拐子马”。宋金交战以来，凡难攻之城，都使用这一队伍去攻打，屡次取得胜利。

当初战取胜之后，宋军中有人提出乘宗弼未到撤离顺昌，保存实力。刘锜认为宗弼援兵将至，如果南撤，不仅前功尽弃，而且一旦被敌追及，必遭覆灭。更为严重的是，金军将长驱直入，侵扰两淮，震动江南，造成严重后果。为今之计，只有“背城一战， 于死中求生”。众将同意这一方案，虽然处于劣势，但愿奋力一战，保住顺昌。六月六日，刘锜派人将顺昌城东门、北门外停泊的船只全部凿沉，下定决心背水一战。

六月七日，宗弼领兵扎寨于顺昌城外的颍水北岸，连营十余公里。宗弼看到顺昌城垣简陋，竟狂妄地说：顺昌城可以用靴尖踢倒。并当即下令，九日在顺昌城内府衙中吃早饭，城破之后，女子玉帛悉听诸将掳掠，男子一律杀死。宗弼的气焰十分嚣张，根本不把刘锜等放在眼里。刘锜一方面加紧备战，另方面为了进一步麻痹宗弼，派曹成等2人为间谍，随探骑行动，故意让金军俘虏。曹成等2人向金军散布刘锜喜好声色、贪图安乐、无所作为等假情报。宗弼听后信以为真，下令留下攻城车、炮具，轻装急进。 六月九日，宗弼指挥金军向顺昌城发起总攻。这天天明，宗弼率金兵渡过颍河，沿城列成阵势，从东门到南门，从南门到西门，把四门连成一片，并呐喊不停，企图在精神上吓倒顺昌城内的军民。城内宋军丝毫不为所动，一心一意迎战金军。当时，诸将都认为金军中韩常部较弱，宜先打击该部。刘锜认为击败韩部，仍不能阻挡宗弼精兵的进攻，不如先打败宗弼军，则整个金军将无能为力。这时正值天气炎热，金军远道而来，没有休息即投入战斗，人困马乏，只好休兵立营，准备再攻。宋军则轮番休息于羊马垣下以逸待劳，主动出击，突入宗弼营垒，打败其装备最好的三千牙兵。金军以铁骑拐子马从左右两翼企图包围宋军，由于宋军奋勇作战，金军企图未能得逞。盛夏酷署，金军给养不足，人马饥渴，大量饮食被宋军施放了毒药的水草，中毒病倒者甚众。刘锜又乘烈日当空的中午，时而派遣数百人于西门扰敌，时而又从南门袭击，大败金军。

十日，风云突变，大雨倾盆，天气于金军不利，金军又屡攻不下，士卒死亡病疾又多，不得不改变方案，企图长期围困顺昌，于是移营城西，掘壕列陈，与宋军相峙。为 了推垮金军，刘锜派100多名骑兵，或乘雨大作，或乘大雨停歇，不间断地袭扰金军，重创金军于城外。

十一日，金军中又打响战鼓，刘锜不动声色，密切注视金军动向，并抚恤阵亡之宋军将士家属，再励士气。金军久攻不下，士气低落，宗弼开始引兵退走。刘锜乘此时机，全军出动，尾随追击，大败金军。

十二日，宗弼被迫率全部金军撤走顺昌回开封，顺昌保卫战取得了彻底胜利。 刘锜所部不满2万，其主力是原来王彦率领的著名的“八字军”。但能出战者只有5000。刘锜率领将士同心协力，坚决抵抗，采取了正确的战略策略，这就是先发制敌，挫敌锐气；麻痹敌军，制造战机；以逸待劳，乘其不备。加之城内居民的广泛支持，终于以少胜多，以劣胜强，大灭了金军的嚣张气焰，挡住了金军自两淮南侵的锋芒。这一 战是金军南侵以来遭到的最重大的惨败之一，震撼了金国统治者。出使金国的洪皓，曾就此战奏报宋高宗说：“顺昌之役，敌震惧丧魄，燕之珍宝悉取而北，意欲捐燕以南弃之。”

顺昌大捷沉重打击了金军主力部队，因而对宋军抗金的战局产生了重大影响，它策应了宋军在东、西两翼及西京地区的作战，从而全线抑制了金军的攻势，为南宋军民大举反攻金军创造了良好的条件。当顺昌之战激烈进行时，进攻陕西、京西、淮东的金军也分别为宋将吴璘、岳飞、韩世忠所败，金军再次发起的全面进攻又以失败而告终。刘锜因此战功，被宋高宗授予武泰军节度使、侍卫马军都虞侯、知顺昌府、沿淮制置使等职。