桑贾尔将塞军分为左中右三部，自己亲率中军。耶律大石也将辽军分为三路，六院司大王萧斡里剌领右翼，枢密副使萧剌阿不领左翼，耶律大石自己坐镇中军。
战前耶律大石观察卡特万四周地形，将辽军大营设置在了一处峡谷前方，并在峡谷中埋伏了葛逻禄弓箭手。
大战开始后，双方你来我往冲杀数个回合打得难分难解，辽军人少但部将都是契丹本族人，战斗力很强。塞军人多但很多都是附属国协同作战，真正有实力的只有桑贾尔率领的中军。
辽军右翼首先招架不住，塞军攻势太猛萧斡里刺右翼被突破，但他没有慌乱，而是将计就计率军与耶律大石亲率的中军一起将突进来的塞军反包围。突进来的塞军属于精锐部队，被围攻之后且战且退进入了辽营后方的峡谷，结果一进去就被葛逻禄人伏击，死伤惨重。
军队的战斗力不是军队人数的比拼，如果没有韩信的带兵能力，军队越庞大就越容易坏事。桑贾尔的大军同样如此，表面上看有十万大军，精锐冲进辽阵后附属国的协同军动都不敢动，只是在外围等着精锐回来。结果精锐中伏几乎被全歼，外围的附属国军队一看势头不对掉头就跑。辽军趁机全军追击，杀的塞军尸横数十里。
卡特万一战之后，塞尔柱帝国退出河中地区，耶律大石班师回到虎思斡耳朵，西辽成为中亚包括东、西喀喇汗、花剌子模等多个国家的宗主国，俨然中亚新的霸主。
在十二世纪的欧洲流行着一个关于“祭祀王约翰”的故事，说是传闻于东方充斥穆斯林和异教徒的地域中，有一名基督教祭司兼皇帝所统治的神秘国度。他拥有一面可看见任何地方的镜子，任何罪恶都逃不过他的眼睛。他的王国富庶得难以想像。据说他是中亚的基督教扞卫者，曾经大破波斯军。
很多人认为这个传说中的“祭司王约翰”的原型就是耶律大石，卡特万之战后，中亚由西辽帝国说了算，而辽国国策一向是宗教自由，不干涉人民的宗教信仰。于是中亚地区从以往的独尊***教变成***教、基督教、佛教甚至萨满教诸教并存，颇有些百家争鸣的感觉。
求同存异共同繁荣，这才是文明原本该有的样子。
带着从辽国传承下来的先进政治体制，耶律大石在西辽国内同样施行一国两制：跟着他来到中亚的契丹人、奚人、汉人等辽国旧人仍按照辽国旧制管理，而中亚原住民全部按照各自民族的风俗制度管理，不强行施行旧辽制。
就这样，中亚各族在西辽的统治下，国家太平，秩序井然，一副太平盛世的景象。只可惜在这么一副国泰民安的画卷里，开国皇帝耶律大石终于走到了自己人生的尽头。
西辽康国十年，耶律大石病逝于虎思斡耳朵，享年五十七岁。因为路途遥远大漠隔绝，终耶律大石一世再未能东征回到辽国五京，但响彻中亚的西辽又何尝不是辽国？西辽在辽国的基础上又将国家延续了九十年国祚，契丹大名远传到中亚和欧洲，直到今天在俄国和很多东欧国家中，“契丹”就是中国，中国就是“契丹”，耶律大石林牙为中华文化的传播做出的贡献不可磨灭。
征战一生的契丹勇士，从未离开故国。
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