明军则分左中右三路，以三万五千人迎敌。他们跨过鸭绿江支援朝鲜，还必须自带粮食辎重，因为朝鲜的农业生产已经瘫痪。
在高端武器领域，明军则占据明显优势。
日本最先进的武器是鸟铳，明军有火炮。
明军装备了大量的虎蹲炮，炮身长二尺，每次可发射一百枚铅弹。另有重型炮，装配铅弹从十两至一斤不等。这些火炮比起日军配备的鸟铳，火力要强大得多。
翌年正月，明朝东征军兵临平壤城下，与日将小西行长指挥的日军第一军团展开激战。
上百门重型炮几轮齐射，把守城日军炸得人仰马翻，就连小西行长的将旗都被炸飞了。几轮齐射下来，明军开始登城。他们迅速攻克城北制高点牡丹峰，歼灭敌军两千余名，城内日军乱作一团。
李如松见状，传令火铳营和虎蹲炮推进到城下射击。他亲临前线督战，坐骑被日军火枪击中，随即换马再战，指挥若定。明军将士士气大振，迅速攻克城门，砍倒日军军旗。
日军纷纷弃城逃窜，只留小西行长率残部负隅顽抗。
李如松采取围三缺一的战术，留出南面诱使日军突围。小西行长果然趁夜向南逃出城外。时值隆冬，大同江面千里冰封，当日军大队人马布满江面之时。
埋伏多时的明军火炮同时开炮，在造成有效杀伤的同时，使厚厚的冰层大面积崩塌。无数日军掉进冰冷的江水，被冻死淹死。小西行长亡魂皆冒，一路埋头狂奔才侥幸逃生。
平壤一战共歼敌一万余人，烧杀溺毙无数。而明军仅仅阵亡七百余人。
经此一战，侵朝日军士气大挫，各路日军纷纷弃城南逃。
李如松率军入朝仅一个多月，便收复失地五百余里，为朝鲜收复二都五道，威名远播海外。
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