高顺率军马不停蹄朝大谷关赶去，在至大谷关还距二十余里时，高顺命令大军就地休整半日再行军。
大谷关，董卓因为知道关东联军主力在洛阳以北、以南，早对洛阳以北，以南几关加强了防守，增派了兵马，现在关内有六千余人，由大将李蒙在此驻守。
高顺派出斥候很快就打听清楚了大谷关守备情况，皱眉对着魏延说：“文长，此仗是场硬仗呀。”
魏延大声说道：“将军，打仗哪有不死人的，你且看我如何打下大谷关。”
高顺听了魏延之言很提气道：“那明日就看文长如何取关。”
高顺深知此次要想完成夹攻徐荣的目标就必须要在大谷关速战速决，打徐荣和董卓一个时间差，大谷关之战就是抢时间。
高顺军很快就来到大谷关前，高顺亲自擂鼓助威，魏延立即组织最为精锐的黄龙卫猛攻大谷关。大谷关守将也不是等闲之辈，早就做好了准备，魏延率领大军连续攻打了大谷关两日，关下关上两军尸体堆积成一座小山高，血流成河，魏延军死伤五千余人，大谷关内守军也不好受，已经到了奔溃的边缘，大将李蒙身负重伤，关内还剩下两千人死守，期待的援军还没来。
高顺在大营里急得像热锅上的蚂蚁，来回走来走去，一直期待亲卫报喜，然总是攻击不顺的消息。时间紧迫，高顺耗不起，再拿不下此关，敌军一旦来援，再想攻破就难了，或者徐荣知道了高顺的动向，自己提出的夹攻徐荣之计就此泡汤。
魏延冲进高顺营帐道：“将军，我部和关内守军都已到极致，此时应加强进攻，一鼓作气打下大谷关，一旦撤退关内士气必将大增，我准备率领敢死之士再行攻城。”
高顺道：“唯今之计只有强攻一条路，文长我将我最精锐陷阵营调拨给你，务必拿下大谷关。”
魏延大声说道：“不拿下此关，末将定不回营。”
大谷光还在血战，魏延率军又发动了进攻，这一次魏延军比以往都勇猛，魏延死战不退，陷阵营无一人退，双方在关上奋勇厮杀，经过来回血战，魏延军终于占领了关头，关内守将李蒙在争夺关头中被魏延斩杀，陷阵营顺着城墙而下，打开了城门，关外高顺的先锋大军一下子冲了进来，关内守军本想在关门口继续鏖战，但无奈冲进来的士兵太多，大势已去，守城将士迅速撤走，魏延占领此城。
此战死伤六千余人，高顺命令四千精锐把守此关，自己率领三万将士朝徐荣后方奔袭而去。