郑庄公采纳了公子元的合理分析和建议。当时作战主要依赖战车，每辆战车通常由三位甲士驾驭，七位甲士伴随作战，其余步兵则在前方冲锋陷阵。以往的作战经验表明，当诸侯联军对抗北方的游牧民族时，一旦前列步兵被突破，战车便失去了保护，无法发挥威力，因此常常战败。郑国大将高渠弥吸取教训，创新提出了改变传统战车阵型的构想，建议将战车置于阵型前端，而步兵则以五人为一组，分布于战车两侧和后方，填补战车间隙，确保步兵与战车紧密配合，形成攻守兼备的整体阵型，因其形状类似鱼鳞，故此阵型被称为“鱼丽之阵”。郑庄公展现出非凡的胆识和智慧，在这场关乎国家生死存亡的战役中，果断采用了这一前所未有的战术布局。
战斗打响，周桓王率中军擂鼓向郑中军发起挑战，但郑中军并未正面应战。周军正在困惑之际，郑军左右军以鱼丽阵型突然杀出。战场上，郑军将领通过旗帜和鼓声指挥调度阵型，郑大夫曼伯指挥右翼首先向周室联军左翼的陈军发起猛攻。正如预测，陈军迅速溃败，逃离战场，周室联军瞬间失去左翼支撑。与此同时，郑军左翼在祭足的指挥下，对周右翼的蔡、卫两军发动攻击。蔡、卫军同样抵挡不住，甫一接触便纷纷败退，乱作一团。
周桓王所率的中军在失去左右两翼支援后，陷入孤立无援的境地，军心浮动，秩序混乱。郑庄公抓住时机，挥舞旗帜指挥郑中军加入战斗，与祭足、曼伯分别指挥的左右翼军队合力对周中军展开夹击。周中军在郑军三面攻势下，军心大乱，无法抵挡，最终大败而退。
周桓王负伤撤退时，遭到郑国大将祝聃一箭射中肩膀，勉力指挥军队突围。祝聃等人建议乘胜追击，俘虏周桓王以扩大战果，但郑庄公审时度势，考虑到周天子虽已丧失实权，但仍象征着天下的共主，过度逼迫可能会引发其他诸侯的反感，让自己在政治和道德层面上处于劣势。于是他阻止祝聃，声称：“我们的目的是自卫，避免国家覆亡即可，不应用尽手段逼人于绝境，尤其对手还是天子。”
战后，郑庄公为了显示对周天子的尊重，特地派大夫祭足去探望受伤的周桓王及其将领，并表达了与王室和解的愿望，以缓解两国紧张局势。周桓王复辟周室的梦想彻底破灭，面对郑国伸出的和平橄榄枝，他也只能接受葛之战的失败，与郑国握手言和。
葛之战的胜利极大地提升了郑庄公的声望，使郑国霸业达到巅峰。原先与郑国敌对的宋、卫、陈等国纷纷寻求和解，并与郑国结盟，郑国由此成为当时中原地区最为强盛的诸侯国，实际扮演了诸侯霸主的角色。尽管郑国建邦较晚，基础条件并非最优，但在短短祖孙三代近百年的时间内，它竟能发展成为春秋时期的首位霸主，其在春秋初年所展现的辉煌尤为瞩目。郑军在军事上独创了严谨灵活的“鱼丽之阵”，并首次采取了先攻弱后攻强的战术策略，有力推动了古代战术的改革与发展。然而，可能由于郑庄公是最早公然挑战王权的人物，后世史学家对他的霸业评价相对较低，仅称其为“小霸”。
葛之战，周王室军队遭受惨败，使得周天子残存的最后一丝威信荡然无存，标志着周王室权威的彻底衰落，“礼乐征伐自天子出”的传统从此走向终结。周王室虽然名义上仍居天子之位，但实际上已无力掌控诸侯争霸的局面，天子之位徒具虚名。各诸侯国不再听从周天子的命令，大国凭借实力兼并小国，欺凌弱国，这成为这一时期军事领域中最显着的特点之一。此后，齐、晋、楚、秦等大国相继崛起，开启了春秋诸侯争霸的新篇章。
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