İki ordu 15 Mayıs 1039′da davul ve boru sesleri ile savaşa başladı. Gazne ordusu şiddetli bir hücuma geçince bozulan Selçuklular çöle çekilmişlerdi. Çöl harekatına alışık olmayan Gazne ordusu, Selçuklulan takip edemedi. Selçuklular da düşmanı hırpalamak için büyük sıcakları beklediler. Sıcaklar basınca kuvvetleri ile sık sık çölden çıkıp Gazne ordusuna baskınlar yapıyor, su kuyularını tahrip edip tekrar çöle dönüyorlardı.
Kısmi bir basarı kazanan Sultan Mesud, sıcakları geçirmek için Herat’a çekilmek ve Selçukluları barışa zorlamak düşüncesindeydi. Birbirlerini oyalamak maksadıyla geçici bir anlaşmaya vardılar, fakat iki taraf da bir yandan hazırlıklarını sürdürüyordu. Türkistan’dan gelmekte olan Oğuz göçmenlerini de yardıma çağıran Selçuklular, gittikçe çoğalıyor ve kuvvetleniyorlardı. Bundan dolayı bu geçici anlaşma, Selçukluların işine yaramıştı.
Sultan Mesud, 1039 Ağustosu’nda ordusu ile birlikte Herat’a döndü. Fakat daha yolda iken Türkmenlerin takip ve hücumlanyla kayıplara uğramış ama karşı saldırıyla onlara da kayıp verdirmişti. Sultan Mesud, Herat’ta hazırlık ile uğraşırken, Tuğrul ve Çağrı Beyler, tekrar Nişabur, Merv taraflarına hakim olmuşlardı. Haremzsah İsmail ile bağ kurarak, Ceyhun bendlerini açtırdılar. Selçukluların kazandığı iki zafer, Oğuzların Horasan’a geçişini hızlandırmıştı. Horasan’a öyle bir insan akını başlamıştı ki Gazneli tarihçisi Beyhaki’nin yazdığına göre, Horasan hazinelerinin topraktan çıkarıldığını duyan ihtiyar ve topal bir kadının da bir hisse koparmak maksadı ile yola koyulduğuna dair hikayeler bile anlatılıyordu.
Sultan Mesud hazırlıklarını bitirmiş ve ordusunu çöl harekatına elverişli hale getirmişti. 1039′da harekete geçti ve Tuğrul Bey’i yakalamak üzere Nişabur’a girdi. Tuğrul Bey’in Şadyah’ta oturduğu eski sarayına yerleşip, kışı burada geçirdi. Selçuklular endişe içindeydi. Uzun müddetten beri Tuğrul Bey’in zırhını ve çizmelerini çıkarmadan uyuduğuna dair haberler yayılıyordu. Tuğrul Bey’e kararını sordukları zaman, “Dehistan, Gurgan istikametine çekileceğiz” cevabı alınmıştı. Aynı zamanda Tuğrul Bey, Gazne ordusunun gelemeyeceği düşüncesiyle, Rey ve Cibal taraflarına göçmek ve oralardaki Türkmenler ile birleşmek niyetindeydi. Çağrı Bey ise buna karşı çıkıyordu. Gazne ordusunun çölden gelirken yorulacağını ve karşılaştıkları zaman Selçukluların daha iyi durumda olacaklarını söylüyordu: “Şimdi Gazneli kuvvetleri atlarından inip endişesiz bir şekilde istirahata çekilmiştir. Takip edilmediklerinden de emindirler. Eğer hemen onların üzerine yürürsek belki de amacımıza ulaşırız.”
Sonunda Selçuklular Çağrı Bey’in fikrini kabul edip, Balhar Dağı yönünde yola çıktılar. Çağrı Bey’in askeri görüşleri hakim olduğu için 1040 yılının Mayıs ayı ortalarında, Ramazan’ın ilk günlerinde çarpışmaya giriştiler. Selçuklular, ağırlığı 2 bin atlı ile gerilere gönderdiler. Asıl ordu 16 bin atlıdan oluşuyordu. Börü Tekin ile Yınallıların öncü olarak gönderilmesi kararlaştırılmıştı. Yınallılann emrinde bin Türkmen atlısı, Börü Tekin’in emrinde ise 500 mülteci atlısı bulunuyordu. Çağrı Bey, hafif süvarilere süratle saldırıp çekilme hareketleri yaptırıyor, surları ve kuyuları tahrip ederek Gazne ordusunu susuz bırakıyordu.
Sultan Mesud ise, Merv ve Sarahs arasında, kum çölü kenarında, surları ve kuyuları bol Dandanakan hisarına doğru ilerleyip, ordunun susuzluğunu gidermek niyetindeydi. Fakat Gazne ordusu oraya varınca, bu kuyuların Selçuklular tarafından imha edilmiş olduğunu gördü. Kuyuların tamir etmektense, ilerdeki kuyulara yetişmek üzere harekete devam ederken, Selçuklu baskınları şiddetlenmişti. Bu andan itibaren Gazne ordusunun disiplini bozuldu.
Türk-İslam tarihinin dönüm noktalarından birini teşkil eden Dandanakan Meydan Muharebesi üç gün sürdü. Susuzluk, yorgunluk, açlık ve nihayet fikir ayrılıkları içinde bitkin durumda bulunan Gazneliler, Çağrı Bey’in saldırışları ve bu esnada 370 Türk kölesinin Selçuklulara geçişi ile bozguna uğradı. Başta Beg-Toğdı olmak üzere, askerlerin firarı ile sağ-sol kanatlar çöktü. 23 Mayıs 1040 Cuma günü Gazne ordusu diye bir şey kalmamıştı ortada. Sultan Mesud, 100 süvari ile savaş meydanını terk ederek güçlükle kurtuldu. Selçuklular Gazne ordusunun bütün hazinelerini ele geçirdi. Çağrı Bey, bu ganimetleri kendine ayırmaksızın adamlarına paylaştırdı ve Mesud’un otağına inip tahtına oturdu.
Selçuklu askerleri, Mesud’un askerlerinin geri dönmesinden çekinerek üç gün boyunca at sırtından inmemişlerdi. Diğer yandan Sultan Mesud, bütün bir yılın vergisini affetmiş ve Gazne’ye çekilmişti. Tuğrul Bey, buradan Nişabur’a geçti. Çağrı Bey, Belh üzerine, Vabgu ise Herat üzerine yürüdü. Artık bu bölgede Selçukluların karşısına çıkacak ciddi bir kuvvet kalmamış, tarihin bu bölgedeki akışı bu savaşla değişmişti. Selçuklular, Dandanakan’da kazandıkları zaferle güçlerini Gaznelilere kabul ettirdiler ve savaş sonunda İran yaylasının bütün yollan Selçuklulara açıldı.