会后，阿礼国向吉尔杭阿发出通碟。必须于下午三时前将跑马场附近的军营撤退二三华里，否则动用武力，将其焚毁。
与此同时，阿礼国率领英、美海军陆战队及尚海“义勇队”共三百八十余人，沿花园弄西进至跑马场东界，准备大打出手。
下午三时许，吉尔杭阿送来照复，拒绝清军兵营移动。外国侵略者即兵分两路，向跑马场附近的清军总兵虎嵩林部、刑部主事刘存厚部等军营发起攻击。
美军一百多人由“普利茅斯”号舰舰长开利指挥。沿跑马场向左，攻击清军正面；英军二百七十多人由“恩康脱”号舰舰长奥加拉汉率领，攻击清军侧面。
美军穿过跑马场，在洋泾浜和泥城浜附近坟墩的掩护下轰击清军，因无法渡过泥城浜而折回，与英军聚合。英军渡过泥城浜，从侧面袭击清军。
清军被迫进行还击，但在英美军队的夹击下，经过近两小时的战斗，清军失败。退至静安寺附近。
外国侵略者将跑马场附近的清军逐出，营房也被焚毁。
此战，清军伤亡三百余人，英、美军死四人，伤十余人。
泥城之战后，满清被迫与英、美、法领事签定了《尚海海关征税规则》和《商海英美法租界地皮章程》十四