龍門之戰後，蒙古趁機逼近，前鋒到洛陽城下紮寨。宋軍無援無糧，而洛陽城大人少，守城也是不可能的。於是監軍徐敏子決定趁著蒙軍主力未到，突圍回師。洛陽的宋軍一面襲擊蒙軍前鋒掩護宋軍主力的行動，一面於八月初一渡過洛河，背水列陣。
八月初一，蒙古軍率先發起攻勢，多次衝擊宋軍陣營。宋軍作戰頑強，屢次擊退蒙古軍。雙方勝負相當。
八月初二，蒙古軍以步兵執盾牌前進，把宋軍的陣勢切斷成三部分，再以騎兵衝擊。宋軍則以步兵大陣為依託，戰至中午，殺敵400餘，奪得盾牌300多面，再次擊退蒙軍的攻勢。
儘管宋軍在正面戰鬥中不落下風，但這個時候已經斷糧四天了，形勢非常不妙。徐敏子認為東面蒙軍是主力，於是率宋軍向南方突圍。蒙軍知道宋軍突圍後，以騎射手在後面追殺。宋軍的絕大多數是步兵，慘狀不用細想也知道了，紛紛被殺死在逃跑的路上，一批戰將幾乎全部戰死，最後只有徐敏子帶同300步兵，吃了9天樹葉樹皮之類的東西，最終幸運地逃回了光州。
宋軍在洛陽潰敗的消息傳到汴京後，趙葵和全子才知道大事不好，商量了半天還是認為只有撤軍才最保險。否則在洛陽和河北的蒙古大軍一旦合圍，汴京宋軍的下場可想而知。隨即召集部隊整裝出發。由於在撤退之前，他們沒跟士兵們交代清楚，所以士兵們都以為是去增援洛陽，結果出城之後才發現是往回走，頓時人心大亂，其實這個時候蒙古大軍還沒有到。宋軍在撤軍途中極無紀律，致使後軍潰散，全部輜重遺棄在了中原。
由於趙范在開戰不久後便反悔，宋軍此次共出動6萬人，結果是喪失近半、寸土未得。這給了宋理宗一記十足的悶棍。他首先處理了主戰官員與將領：趙葵、全子才官階各削一秩；徐敏子削三秩、放罷；楊義等停職。（趙氏兄弟與全子才後來又回到宋蒙前線，犯下了比端平入洛時更大的錯誤。）又知道自己估計不足在先，只將史嵩之改職為刑部尚書。
其次，宋理宗下達罪己詔。他罵自己「朕以寡德」，承認「兵民之死戰鬥，戶口之困流離，室廬靡村，胳胔相望，是皆明不能燭，德有未孚，上無以格天心，下無以定民志」。「托予小子不替上帝名，欲圖紹復之功，豈期輕動於師干，反以激成於邊禍，至延強敵，薦食神州。」「斬桑伐棗破屋流離之狀，朕既不得見；慈父幼子寡婦哭泣之聲，朕亦不得聞。」表示要「下詔以陳輪台之悔，益申儆於邊防。」
最後，宋理宗的對外態度發生了大轉變。端平入洛的失敗給了他很沉重的打擊，先前一度高漲的熱情灰飛煙滅，取而代之的是消極保守，並且貫穿在他之後的朝政中。宋孝宗雖然隆興北伐失利，還是和虞允文念念不忘收復中原，在治理內政上也頗有作為。宋理宗則是這次挫折後再也沒有打起精神，余玠之死、劉整之叛等等南宋滅亡的種子就是在宋理宗的後期埋下的。
端平入洛後，宋蒙的聯盟已經公開破裂。就在同年年底，蒙古使者王檝來到臨安，譴責宋廷「敗盟」。次年，窩闊台發動了全面侵宋戰爭。可以說，端平入洛是持續半個世紀的宋蒙戰爭的導火索。
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