沙苑之战，由于参战的三位将领的后人，分别建立了北周、大隋、大唐，因而在我国战争史上尤为亮眼。

北魏末年六镇起兵天下大乱，两位军阀就此崛起，宇文泰和高欢各自拥立北魏宗室扶持成立西魏和东魏，西魏虽然拥有八百里秦川沃土，可是渭河平原才3万平方公里远远不如拥有华北平原的高欢（华北平原30万平方公里），西魏国力远远不如东魏。

537年东魏权臣高欢率领二十万大军想要一举灭掉西魏统一北方，高欢队伍庞大、阵容华丽，一路招降无数，很快高欢兵进许原，遥指长安，此时的西魏国刚刚闹了大饥荒，国力贫弱，剩余军队不满一万。

但掌权者宇文泰力排众议率领轻骑赶到渭河北岸的沙苑，列兵于渭曲，埋伏于芦苇之中，高欢轻敌冒进，进入了宇文泰的埋伏圈，结果导致了20万大军全军覆没，高欢仅仅率领数骑逃出。

最初，宇文泰在东魏大军压境时，亲率不满1万人，自恒农回师渭水南，征诸州兵迎战，还没有汇合，宇文泰就准备出战高欢。西魏诸将都说：“众寡不敌，我们应该坚壁固守。”宇文泰力排众议：“高欢刚过边境，我们就已经有这么多人投降了。等到高欢逼近长安，恐怕大势已去。我们现在就应该主动迎击高欢。”于是，宇文泰为阻止东魏军逼近长安，乘其远来新至，不待州兵齐集，即令部卒在渭水架设浮桥，携带三日粮秣，轻骑渡渭。

十月初一，进至沙苑，与东魏军仅距60里。这时，宇文泰一面派部将达奚武领数骑侦察，一面与诸将商议，决定在沙苑以东10里苇深土泞的渭曲设伏。

西魏军以赵贵居左、李弼居右，背水列阵，以待东魏军。
次日午后，东魏军果然进入伏击区，见西魏军少，未等列阵便争相进攻。

宇文泰乘东魏军轻敌不为行列，当即下令出击，李弼、赵贵伏兵顿起，李弼的铁骑从横向急击东魏主力，将高欢大军截为两段，在沙苑一举击溃东魏军队，临阵斩首6千，临阵降者2万人。西魏军追至河上，再次大破东魏军。前后两次共俘虏7万人，缴获铠仗18万件，高欢连夜跨骆驼逃往黄河西岸。骠骑大将军于谨领六军配合作战，李弼率铁骑横击，大破东魏军，歼8万人，余皆溃散。宇文泰挑选了2万人，其余5万人都被释放。命令将士每人在战场上植柳树一株，以示庆贺。
此战，西魏军判断准确，根据地形特点，从容设伏，获得了以少胜多的战果。

实际上东魏主帅高欢亦是不世出的顶尖战略家，他第一时间发现了芦苇的战术价值，据史料记载，高欢询问诸将：我军不明敌情，先放火烧了芦苇如何？不用说，这把火一旦烧起来，宇文泰的队伍势必命丧火海。纵使逃出大火，西魏军阵势一乱，人数又少，东魏军趁势压上，西魏也是难逃大限。

然而关键时刻，高欢突然犯了选择困难症，他自恃以多打少定能取胜，又想生擒宇文泰以宣扬军威。把明摆着该怎么做的计策拿出来询问，其实也是在问自己，到底该用什么办法取胜才更得意呢？ 高欢帐下头号妖星侯景，敏锐地揣摩到高欢的心思，身为大将，他也有点养寇自重的心思，如果这么容易便干翻西魏，有道是狡兔死走狗烹，以后自己岂不没了前程。因此侯景建议不要火攻，而以堂堂正正之师生擒活拿宇文泰。

结果就在将帅们的集体骚操作中，东魏军放弃火攻，大大咧咧掩杀过去。由于地势起伏不平，将军们无法通视战场，阵形刚一展开便有些凌乱。西魏军乘势杀出，以精锐骑兵直穿东魏军阵，采取以快打慢、以骑击步的战法，经过惨烈的厮杀，东魏军20万人的队伍被冲的星落云散，一时竟不知狂暴的西魏人到底有多少兵。多达7万的东魏士兵扔掉武器，向西魏人投降。

凭借这场以弱胜强的伏击战，宇文泰既巩固了建立不久的西魏政权，确立了东西魏割据的局面，同时也巩固了自己在西魏政权的主宰地位，为之后北周的建立奠定了坚实的基础。宇文泰由此开创了关陇贵族集团，八大柱国十二将军。

北周、隋朝、唐朝三个朝代的皇族祖先，全都参与了这场战斗。北周太祖宇文泰，时任西魏丞相兼柱国大将军；隋朝开国皇帝杨坚之父杨忠，时任宇文泰禁卫军督将；唐朝开国皇帝李渊祖父李虎，时任骁骑将军、开府仪同三司。

沙苑之战后东魏不再能随意侵入关中，东西魏的主战场转为河东（山西）和河南。