安东都督府失陷后，大唐王朝惊慌失措，。武周武则天立刻召集各大元帅大将军商议征伐大事，却根本不去调查这件事的原委。
契丹起义军冒犯了大唐天威，朝廷大臣都赞成讨伐“逆贼”。于是，武周急忙调遣左鹰扬卫将军曹仁师，右金吾卫大将军张玄遇，左威卫大将军李多祚，司农少卿麻仁节等二十八员大将，统帅十五万大军前去征讨。
九月，李尽忠接到武周大军征讨的消息后，他并没有惊慌，而是沉着应战。李尽忠先在西硖石内的黄麞谷埋伏好伏兵，准备伏击官军。为了诱使唐军深入，还设计麻痹官军将领。李尽忠攻陷营州后，把获俘的数百人囚在营州地牢。此时他便派看守地牢的官吏欺骗这些俘虏说：“我们这些士卒，饥寒不能自保，现在只有等待大唐官军到来立即投降。”然后就把这些战俘从地牢中放出，还给他们喝粥，并且叮嘱他们说：“我们养活你们却没有粮食，杀死你们又于心何忍，不如现在就释放你们回家去吧。”说完就把这些俘虏全部释放。
后来这些战俘逃至幽州后，正好与大唐军队相遇，因此就把契丹难以自保、等待官军到来立即投降的假情报全部告诉了大唐军队统帅曹仁师等人。这些元帅将军听说后，都信以为真，都产生了轻视麻痹心理，竟然都争着抢着率先开进。
九月二十九日，大唐军队到达了黄麞谷西边。这时李尽忠并不急于应敌，而是派老弱之众佯装迎降，又故意将老牛、瘦马放在路旁，显示出饥馑疲惫的样子。曹仁师等将军看见后，马上就放松了戒备，立刻舍弃了步兵，率领骑兵径直进入了谷口。李尽忠孙万荣看见大唐军队已经进入包围圈，立刻下令埋伏在谷中的契丹军队四面出击。大唐军队遭到突然袭击，猝防不及，只好仓促应战。李尽忠孙万荣率领起义军猛攻，大败大唐军队，曹仁师战死，张玄遇和麻仁节被飞索擒获，而将士跌入山谷摔死的人更是不计其数。经过这场战斗，李尽忠孙万荣基本上全歼了大唐军队的先头部队。
初战获胜后，李尽忠孙万荣又谋划如何消灭后继部队。他们用缴获的唐朝大军元帅的军印，立刻伪造一张文书，强迫被俘的张玄遇和麻仁节等官军将领在文书上签名，通知殿后部队总管燕匪石和宗怀昌等：“官军已经大败契丹军队，如果你们不到达营州，军官都斩首，兵卒不给奖励和晋级。”燕匪石和宗怀昌接到文书后，就率领徒步行走的士卒一直往前赶，连吃饭睡觉都顾不上，简直就是昼夜兼程，急忙冒进。李尽忠却率领契丹起义军以逸待劳，继续诱敌深入，当大唐军队士卒急忙冒进非常疲惫的时候，再一次选择有利地形设下埋伏。大唐军队已经疲惫不堪，此个时候又遭到突然袭击，都无力再战，最终被李尽忠一举全部歼灭。
黄獐谷一战是中国战争史上设伏歼敌的典型战例，李尽忠在指挥过程中，谋略过人，连续施计诱敌受骗。在选择战场时，充分利用了地形优势，在时间、空间的把握上也恰到好处，最后以逸待劳，用极小的代价取得了重大胜利