勇悍，人人争先，还要上前接战。齐万年将手中长戟一立，喝道：“来将厉害，你等休要枉送性命，待孤亲斩周处。”驱胯下五花马，挺戟来战。周处打点精神，与齐万年交锋，大战五十余合，不分胜负。两军列阵而观，金鼓不举，呐喊息声，都看得呆了。齐万年见不能取胜，遂于马上大叫道：“三军齐上，聚众歼之！”部将领命，于是牛角与胡茄齐鸣，羌氐铁蹄形成包围，从四面涌至，对晋军展开围剿。那晋军兼程行军经日，人不得食，马不得料，人困马乏。自平旦战至日暮，羌兵愈来愈众，晋军弦绝矢尽，眼见只余数百军马，救兵不至。周处知道梁王绝其后援，今日必败，于是力杀数人，纵马上了高坡，见部众稀少，皆处于胡兵围中苦战。有数骑跟随左右，皆劝道：“将军，眼见得梁王记恨前仇，不肯发救兵接应。俗语云‘留得青山在，不怕没柴烧’。今若不退避氐人锋锐，死在目前矣。”
周处环顾沙场，长叹一声，说道：“如今天子不敏，奸臣在朝，佞王将兵，实乃国运如此，不可违也。某既便奋勇杀出，回去也是个丧师败兵之罪，辱而后死。向在家乡之时，父老皆视某为三害，盼我早死；此乃某捐生报国之时，何必撤退？今朝廷凡为将者皆惧死，某以身殉国，不亦可乎？你等杀出重围而去，回洛阳得便见到伏波将军孙秀，可请其为我在天子面前鸣冤可也。”于是按剑长啸，赋诗道：“去去世事已，策马观西戎。藜藿美梁黍，期待能善终！”吟诗已罢，驰马下山，杀入重围力战而死。可叹，可赞，复又可恨！周处以五千兵战氐卒七万，自旦至暮杀敌万余。而其与胡兵喋血激战之时，卢播、解系大军距此仅有数十里之遥，鼓角相闻，因受梁王之命，不敢发兵救援。周处既死，部下百余人涕泣号哭，拼死杀出重围，亦不回归大营，皆四散而去。齐万年眼望遍野死尸，悲叹半晌，令将周处之尸好生收葬，乃率众而回。卢播及解系二人使人探听，回报说氐人得胜收军，我军并无一人得回，于是倍加叹息，收军回报梁王司马肜、安西将军夏侯骏。二王闻说周处战死，自忖不是齐万年敌手，亦不敢出战，于是坚壁清野，紧守关隘，使人表奏朝廷。
惠帝闻报周处战死，大为痛惜。伏波将军孙秀出班奏道：“周处之死，皆因将帅不合，求援不力之故，非战之罪。为劝勉忠臣，并念其前功，陛下应予追封其爵，并对其家人厚恤之，方不孚众臣之望。”惠帝准奏，遂诏赠周处为平西将军，赐百万钱，拨地一顷葬之，并划京城之地五十亩为宅，又赐王家近田五顷。因周母老迈失怙，帝深悯之，令供医药酒米，直至寿终。大臣潘岳奉诏作《关中诗》以祭道：“周处殉军令，滋润黄铖斧。其人吊已亡，贞节能称举。”西戎校尉阎瓒也上诗赞道：“周处全臣节，美名不能已。身虽遭覆没，载名为良史。”后至司马睿为晋王时，加周处谥号为孝。周处有三子，名曰周玘、周靖、周札。除周靖早死，周玘、周札皆为大将，后都闻名于世。周处一生结果如此，在此交待明白。
封赠周处已毕，惠帝再问计于群臣道：“今周处战死，梁