而此时关内的守军认为我军新败，不能有所作为。那么我们就正好可以利用他们这种盲目乐观的心理，绕到山的背后，趁山后的西涧水涨时，偷偷潜伏在关下，然后再斩关而入，不愁不能旗开得胜美名扬。
赵匡胤听罢大喜，便求赵学究为其指路。赵学究也不推辞，便派专人为周军带路。当天夜里，赵匡胤誓师出征，并在事先分出一部兵力留在关前，命他们在明日再向唐军挑战。
自己则率大队人马，随向导悄悄地沿着山间的小路绕到关后。这天夜里，清流关后西涧（小沙河流经滁州境内的一段河流名为西涧）水势大涨，赵匡胤便趁这个机会，领着大队人马，无声无息地从西涧浮水而过，潜伏在关后山侧。
第二日一早，周军留在清流关前的那部人马按事先约定好的计划再度向唐军叫阵。皇甫晖并不知赵匡胤已经绕到了关后，便提着大队兵马出关应战。也就在这个时候，赵匡胤率军从关后突然杀出，一举攻入清流关内。
这一来，皇甫晖被吓得大惊失色，但他也确实是员悍将，立刻带兵返回关内，与周军展开激烈巷战。两军都是拼死厮杀，但在这个时候，唐军被人攻入关内，军心已乱，最终还是没能敌过周军，全线溃败。皇甫晖无奈之下，只得领着残部仓惶逃回滁州。
然而等他刚逃进城，赵匡胤就已带兵追了过来，并挥军涉水而过。直抵滁州城下。皇甫晖本来打算砍断桥梁，坚守城池。但这时赵匡胤已经渡过护城河，这一招就不起作用了。
皇甫晖为人也是十分强悍的。此时见赵匡胤打到了城门底下，便不肯再让，反倒登上城楼对赵匡胤喊道：“为人者各为其主，你我并无私怨，你若是条好汉，便容我列队出城，与你一决生死。”
赵匡胤很有大将风度，微笑允诺，传令部队后撤。放唐军出城。皇甫晖见状也在城中整理好部众，列队出城，刚将阵势排好，赵匡胤便突然发飚，一手夹住马颈，一手高举长剑，大喝道：“我只取皇甫晖一人性命，其他人非我敌手，切莫过来送死。”说着一夹马腹。如闪电般冲入敌阵。
要说皇甫晖在当世也是很有名气的一员战将，武功应该不会太低。但他毕竟年岁大了，又苦战多时，已然力竭。面对赵匡胤，竟然毫无抵抗能力，未及躲闪。就被赵匡胤一剑劈中面门，随后跌落马下。被周军生擒活捉。这一来，唐军大乱。全线溃散，应援都监姚凤未能逃走，也被生擒，滁州顺利被周军攻克。
数日之后，赵匡胤命人将皇甫晖押送到寿州大营移交给柴荣，柴荣也亲自召见了皇甫晖，并向他询问滁州之战的经过。此时皇甫晖伤势非常严重，是卧在担架上见的柴荣，说起那日交战的情况，皇甫晖也是十分感慨，说道：“并不是我不愿报效国家，只是因为两国士卒之间差异太大。我以前在中原的时候，也算是身经百战了，即便是跟契丹也交战过多次，但从来就没有见过这么强悍的战士。”说着就极力称赞赵匡胤的英勇。
赵匡胤是柴荣慧眼简拔出来的干部，而且在这次使用过程中也是极其得力。这时听连敌人都在夸奖他，柴荣更加觉得有面子，心里非常高兴，就传旨赦免了皇甫晖的罪过，给他医治。但皇甫晖的伤势过重，没过几天，就因伤重而死了。
攻陷滁州后，赵匡胤就暂时留守在那里。接连的两场胜利，已使他威名大振。这个时候，已经没有人再去怀疑他的能力。而赵匡胤自己，也是十分得意，每次出战都命人把自己的战马、铠甲、武器擦得锃光瓦亮，又用彩带装饰，看起来夺人眼目，用现在的话来说就是“摆酷”。这时就有人劝他，说：“将军，你现在已经是天下闻名的大人物了，应该爱惜自己，像这种做法会给敌人提供攻击你的目标。”赵匡胤却满不在乎，说道：“我就是要让敌人知道我是谁。”