分处色萨利的狗头山山脉南北两线，罗马军队（2个军团、2个同盟军团，加上希腊盟军，总计2.6万人）和马其顿军队（2.35万名步兵和2000名骑兵）都以山脉和大雾天气隐藏自己的行踪，同时向西行军。在连续三天失去对方的踪迹后，两位指挥官在第四天都试图以轻装部队占领行军方向侧翼的制高点，这就导致了两军之间的前哨战。
10个罗马骑兵中队和1000名轻装步兵在向北攀登的同时，意外遭遇了向南登山的马其顿前哨，两军立即大打出手。在双方的步骑兵结束第一轮互相冲击后，马其顿人占据了上风，并将罗马人赶下了山脊。两军的前哨立即各自向主力求援，优势的马其顿部队从棱线继续追击退却的罗马先头部队。
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◎ 共和国晚期和屋大维统治期间的军团形象。1为共和国晚期的军团士兵，23为奥古斯都时代晚期至提比略时期的军团士兵。
得知战况的弗拉米尼乌斯做出了反应，由两位埃托利亚军官和两位罗马军事护民官带领，500名骑兵和2000名步兵首先赶到增援。在他们的反击下，数量占据优势的罗马人重获上风，并逐渐将战线向棱线推进。而腓力五世也进行了增援，他将剩下的骑兵和除色雷斯人以外的所有雇佣军步兵由三位军官带领投入战场。马其顿和色萨利骑兵发动了猛烈的冲锋，结果除了埃托利亚骑兵设法稳住了战线外，其他的联军单位全线溃败，马其顿军队基本控制住了棱线。
在前哨战规模扩大的同时，腓力五世和弗拉米尼乌斯都决心进行会战。弗拉米尼乌斯希望利用有利于罗马军团的山地地形，摧毁马其顿活跃的野战主力，从而结束战争；而腓力五世虽然不愿在这种地形下部署方阵，但前哨战的优势让他决心利用居高临下的优势，迅速以主力进攻。双方现在各自将重步兵主力从营地带出，以纵队行军走向战场。在全速前进的同时，忙于从纵队展开为横队。
两军主力的行动都首先从右翼展开，弗拉米尼乌斯带领一个罗马-同盟联合军团在右翼展开，向狗头山南坡的马其顿雇佣军发动冲击，这次进攻获得了一些非洲战象的支持，雇佣军被迅速地击退了。而在他的左翼，另一个联合军团仍未来得及展开队形，当面的腓力五世已经将他的一半方阵和精锐的轻盾团部署完成。在将方阵的纵深加深了一倍，减少宽度为左翼友军腾出布阵空间，并增强右翼冲击力后，腓力带领32排纵深的加厚方阵从棱线上一拥而下。尚在苦苦攀登的左翼军团未能承受住这个冲击，立即溃不成军并无法重组。
在失去左翼后，弗拉米尼乌斯针锋相对，他发现当面的马其顿左翼方阵尚未完成自己的布阵就失去了雇佣军的掩护，便以战象为先导，冲击了部署在棱线上的马其顿左翼。马其顿方阵的队形被战象冲垮，随之被各军团步兵中队大肆屠杀，这部分的马其顿方阵同样溃散，并逃出了战场。
现在战场形势显得十分简洁了，两军各自以较强的右翼发动进攻，并摧毁了敌军的左翼。现在腓力的右翼向南、弗拉米尼乌斯的右翼向北，两军在战场的两侧平行、反向进军，谁能够先转头攻击对方的侧面，谁就能获得胜利。就在这时，一位不知名的军事护民官决定了战争的结果，他准确地判断了战场的形势，在弗拉米尼乌斯来得及下令之前，他就带领自己周围的20个步兵中队私自转向左侧。猝不及防的马其顿右翼方阵遭遇了来自左后方的猛击，筋疲力尽、受到惊吓的方阵迅速崩溃，意识到部队无法重整，腓力五世放弃了会战，他收拢所有能够集中的部队，设法向北退出了战场。于是，依赖着中层指挥的相对高效和基层战术单位的灵活性，罗马人赢下了决定性的狗头山会战。
帝国时期的军团
以高素质的重步兵为核心，根据战场环境和对手的特点，灵活地搭配包括轻步兵、骑兵在内的各式辅助部队，用型号广泛的投射器械加强，这一共和国时期形成的体系基本沿用到了帝国时期。骑兵比重和地位的逐渐上升，也未能使之彻底取代重步兵的地位，后期的罗马军队基本以骑兵和步兵并重。大抵来说，罗马军队尽管在装备和训练上不断下滑，但在正面战场上仍是一支有效的作战力量，在外族入侵的浪潮中，他们大多时候能够应付各种威胁。也由于这个原因，他们为数不多的、纯粹的军事失败更显得为人所熟知，罗马帝国后期最知名的军事失败，或许就是阿德里安堡会战了。
公元378年8月9日早晨6点，瓦伦斯皇帝和麾下的东罗马军队最后一次开拔。军队离开阿德里安堡后向北行军，行军持续了大约8个小时。在烈日炎炎的午后，瓦伦斯和身后的罗马军队终于来到了西哥特军队的车阵营地前。总数达到约3万人的西哥特军队中，几乎全部骑兵都随着其指挥官阿拉特亚斯（Alathues）、沙弗拉克斯（Saphrax）远离营地，坐镇营地的主将菲列德根（Fritigern）急忙召唤骑兵返还，同时组织步兵防御营地。
大约下午14：00至14：30时，东罗马军队开始了布阵。位于行军纵队前方的罗马骑兵，此时展开横队组成了掩护幕，他们在步兵左翼掩护着主力布阵，后者按照习惯组成前后两列，其中前列大部分是辅助军团，后列则以正规军团为主（尽管这两者的装备和素质并没有太多区别）。落在行军序列后头的另一半骑兵，正匆匆忙忙地离开道路，赶上来在原有骑兵的左侧布阵。这支军队包括了东罗马帝国直属的两支直卫军（Praesentalis）和皇帝御前的警卫骑兵（Scholae）各一部，总数可能在1.5万人至2万人之间，其中大约三分之一是骑兵。现在局势如下：战场的右翼是东罗马在前后两线部署的步兵，他们的右侧有少数骑兵支持。而大部分骑兵则在步兵左面展开，依到达先后分为了左右两部。
为了争取骑兵返还的时间，菲列德根提出合谈的要求，于是信使在两军间往来，双方要求派出人质并为人质的具体人选扯皮，结果就在瓦伦斯处理合谈时，战斗突然拉开了帷幕。左侧骑兵右翼中的一群骑弓手突然涌出了战线，并在车阵前方开始射击，这些部队中至少有一部分是来自警卫骑兵下属的禁卫具装骑射手队（Scutarii Sagittarii）。
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◎ 公元3世纪中后期的军团士兵。帝国末期的军团士兵，其装备和战法与其蛮族对手越来越相似，军团本身已成为由蛮族组成的军队。
按道理来说，这些骑射手应当如往常一样，以一击脱离的战术骚扰敌军，并充当大军的耳目，但不知为何，警卫骑射手队和同僚们陷入了肉搏战。格鲁森尼人（Greuthungi）和阿兰人的骑射手遭到了东罗马骑射手的攻击，或许作为一支精锐单位，警卫骑射手队认为自己具装化的装备足以在近战中取得优势。但随着战斗的进行，越来越多附近的西哥特部队卷入了战斗，罗马骑射手们发现局势失控了。
就当东罗马骑射手们狼狈不堪地脱离重组时，更糟糕的事情发生了，阿拉特亚斯和沙弗拉克斯的骑兵主力，在一部分阿兰骑射手的伴随下到达了战场，他们猛烈地冲锋，一路追杀慌乱的东罗马骑兵。后退的骑兵们一头撞进了本方的战线，西哥特人顺势追来，将东罗马的骑兵右翼击败，并开始了肆无忌惮的追杀。
败退的东罗马骑兵试图获取自己主力的支持，匆忙间列阵的左翼骑兵随之发动反击，他们一度遏止了西哥特骑兵的进攻，并反而将后者赶回了车阵处。但是仅仅这样并不够，相当多的罗马骑兵和败退的禁卫骑射手队一起彻底溃散而逃出了战场。仍在反冲击的罗马骑兵，以及步兵战线上靠左端的单位一起冲向了车阵，却被菲列德根的步兵主力迎击。
结果，轮到罗马左翼的步骑混合部队寡不敌众了，他们被西哥特的步兵和骑兵击败，然后陷入了全面的混乱和溃散。仅剩还有战斗意志的东罗马骑兵绝望地试图维持战线，但阿兰人和西哥特人的骑兵还是一举冲破了阻碍，来到了罗马步兵战线（余下的中央和右翼）暴露的左侧缺口。
现在，余下的东罗马步兵退无可退了，体力枯竭、忍饥挨饿的他们正在陷入正面的步兵交战里。蛮族化成分严重的东罗马军队和敌人一样在冲锋前发出战吼（War Cry），然后以如雨的标枪为前奏，冲向西哥特步兵。激烈的战斗中，东罗马士兵逐渐被数量上占优的敌人所压倒，他们的长矛大多在战斗中折断，继而挥舞着长剑拼死战斗。而在他们的周围，敌军骑兵的侧后攻势如一阵阴云一般席卷而来，这使得士兵陷入了困惑，随后是战斗意志的丧失。
在大部分步兵单位陷入崩溃的同时，步兵战线上仍有少数单位坚持作战，第一只禁卫军下属的两个宫廷禁卫军团，“禁卫长枪兵团”（Lanciarii Palatini）和“禁卫钉锤兵团”（Matiarii Palatini）的千余残兵在继续战斗。瓦伦斯从这里逃亡，出去避难的同时，试图召唤战线后的预备队来援，却没有得到回应。这两个军团遭到包围，并且战斗到了最后一人。瓦伦斯皇帝身中一箭，在残余士兵的拼死护卫下逃到了附近的一座屋子，西哥特士兵围困了那里，并将所有人烧死在其中。
阿德里安堡会战以东罗马军队的毁灭而告终，这支军队损失了大约三分之二的实力。仅从直接后果而言，阿德里安堡会战并不是决定性的：会战原本就毫无必要，西罗马帝国的援军正在路上，瓦伦斯原本应该等援军到达再开战端。之后，东罗马帝国设法重建了军队，并依托城市继续进行了4年的战争，最终双方签订了和约，整支西哥特人军队被获准在帝国境内定居，并承担军事义务。
过时的观点认为这一战是重骑兵占据绝对优势地位的革命性一战，但20世纪的研究成果就已经证明，西哥特投入此战的骑兵实力尚不如它的对手，这是一场典型的步兵胜利。就东罗马军队而言，这个战例的意义，不过是展现公元4世纪罗马军团的面貌，以及军团指挥官们战术上的无奈：两线部署的军团，未能利用后备战线的预备队做出任何针对性部署，这是由于他们正面巨大的压力所致，罗马军队对“蛮族”拥有步兵素质绝对优势的时代，早已一去不返了。