后来，伯玉和李文侯又劫持金城（今甘肃兰州市西北）汉人边章和韩遂。在不断的兼并战争中，边章和韩遂势力迅猛增强，不仅杀死了金城太守陈懿，而且还于中平二年以讨伐宦官为名，率领大军，“入寇三辅，侵逼园陵”。
在东汉政权面临被推翻的紧急关头，汉灵帝急忙启用和征派几乎所有强将精兵抵御边章和韩遂的进攻。于是，董卓被重迁中郎将，拜破虏将军，和司空张温执金吾袁滂荡寇将军周慎等率领步兵骑兵共10余万人屯兵美阳（今雍州武功县北），护卫园陵。
当时，边章韩遂也正好进兵美阳。两军对垒，初一交锋，由于羌兵凶悍勇猛，而且士气旺盛，董卓所率政府军队便遭遇打击，情势不利。张温等人心急如焚，生怕朝廷怪罪：而董卓却神色自如，劝慰他们说：“现在我们虽然处于不利地位，但只要我们等待时机，稳定情绪，一定能击退敌人。如果连我们当统兵将领的都惊慌失措，势必会动摇军心，给敌人创造进攻我们的机会！”
果然不出董卓所料，十一月中旬某天夜晚，皓月当空，群星灿烂。由于交战双方一直处于相互对峙的紧张状态，除了各自负责戒备的哨兵外，所有士兵都被战争拖累得精疲力竭。夜半时分，静悄悄的夜空突然出现一道长达十余丈的流星，半壁天空火光如柱，惊得边章韩遂军营中的战马狂鸣不已。熟睡中的士兵惊醒后也被这一突如其来的奇怪现象吓得目瞪口呆，不知所措。他们以为这是战争吃败仗的不祥征兆，不愿再留在美阳打仗，都想归回旧地金城。顿时，整个军营一片骚乱，久久不能安静下来。
第二天清晨，东汉军队的探马向董卓火速报告这一紧急军情。董卓听后，欣喜若狂，心想正好可以利用这一天赐良机突袭边章韩遂的部队，杀他个措手不及，彻底消灭敌人。于是，董卓立即采取紧急行动，与鲍鸿等人合兵夹击。由于对方军心受到影响，组织不严，大部分士兵根本没有思想和防卫准备，顷刻之间遭受沉重创击，死伤无数。董卓大获全胜：边章韩遂败走榆中（今甘肃省兰州市金城县中部）。董卓见机会难得，便马上与周慎等人率领大军追剿逃军。由于金城是羌人的本势，势力无所不及，到处都驻有军队，而董卓等人盲目深入西羌，又犯了“穷寇勿追”的兵家大忌，在追赶过程中，遭到数万名羌人围击。孤军深入的东汉大军完全陷入西羌部队的分割包围之中。
由于后方援军无法及时赶到，不到数日，各军粮草殆尽，而围兵不仅没有丝毫减退，反而进攻更加猛烈，情势十分危急。当时，由周慎等人率领的军队被彻底击溃，只有董卓军队设计得脱。沉着老练的董卓在如此情况下，仍不惊慌，他命令士兵在河中筑一高堤坝，截断上游的流水。羌人对此感到莫名其妙。这时，羌骑侦察回来传出消息说，东汉军队整天在坝中捕捉鱼虾。西羌将领以为董卓军粮已尽，只得靠捕捉鱼虾充饥，于是，便放松了警惕，只围不攻，想困死董卓的军队。可是，很久都不见动静，等羌骑探明情况时，董卓军队早已消失得无影无踪，不知去向。原来，董卓筑坝的真正目的是迷惑敌人，以此作掩护，然后伺机悄悄撤退。胡兵羌骑听闻董卓军队逃遁，前往追击，由于河水太深，无法渡河。因抗击边章韩遂有功，表现突出，董卓不久便被封为台乡侯，食邑千户。
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