位置
有争议的是，在战役发生时那里是否有一个村庄和一座桥。一种推测认为，在1066年时还没有斯坦福桥，甚至直到1086年，末日审判书编成时也不没有。这个暗示和描述穿过德文特河地点的名字应当是由单词石头(stone)、涉水(ford)、桥(bridge)衍生出来的，即被水漫过的石头(stoneford)与桥梁(bridge)。在村庄的位置，在河床上有一个露出河床的岩石，曾经有水流过形成一个迷你瀑布。在枯水季节人们可以很容易的从这一处步行或骑马涉水过河。
战斗过程
9月25日，双方在斯坦福桥准备决战。挪威一边大约9000人，英军的人数则与之相当或略多。
战前，熟悉英军战法的托斯蒂格建议哈拉尔率军回到船只附近，利用船只掩护以防御英军乘马突袭。但哈拉尔拒绝了这一建议。 他举起战旗“大地摧毁者”(Land-Waster)，下令全军在高地上摆出狭长的盾墙阵型，并在弓箭手外围布置一圈士兵进行护卫。 此外，哈拉尔三世还要求前排士兵将手中的长矛朝向斜上方、以防敌军乘马突袭。
同时，英军也在哈罗德指挥下以盾墙阵型向前推进。双方布阵完毕后，有20名身着锁子甲的英军骑兵来到挪威联军阵前，其中一人向托斯蒂格喊道： 你的兄弟哈罗德国王在此向你问好。你若答应他的条件与他保持和平的话，将能获得王国的三分之一。
托斯蒂格表示拒绝： 那么我的盟友挪威国王将能得到什么?
骑马者略带嘲讽地回答道： 既然他的个头比一般人都要高，那就给他一片七英尺见方的土地，不够的话再多一点也没问题。
说完这番话后，骑马者回到了英军阵中。事实上，出阵者就是英王哈罗德本人。 当哈拉尔得知此事后，也嘲讽地对托斯蒂格说道： 这矮子看着就像个小男孩，不过他在马镫上站得还挺安稳。
随后，战斗正式打响。哈罗德先派出一队人乘马向挪威军队发起冲击。但第一波攻击被盾墙所阻，挪威人的弓箭手也给英军先锋造成了不小的伤害。哈罗德见状，决定采取佯攻之法诱使挪威军队出击，以破坏其防线。
哈拉尔三世不知是计，在未携带盾牌，也未着锁子甲的情况下就挥舞长剑冲出，率军发起冲锋。双方在短促的弓箭与标枪射击后，使用严密的盾牌阵撞向对手。一场残酷而血腥的重步兵对战，在两支风格异常接近的军队之间展开。
关键时刻，哈拉尔三世被一支流矢射中咽喉，当场毙命。托斯蒂格见状立刻命令全军后撤，重新组织起盾墙防御。此时，哈罗德再次要求托斯蒂格罢兵休战，许诺饶恕后者的所有军队。 但挪倔强的挪威人死战不退，与哈罗德的精锐近卫军再次血战。托斯蒂格很快也战死沙场，挪威人败象已显。
这时，留在船上的挪威后备军急忙赶来增援。但这支后备军抵达战场时已精疲力尽，为了减少负担，他们便扔掉盔甲继续战斗。 但整场战斗已失去悬念，人数处于劣势的挪威人不断后撤。
发起追击的英格兰军队却被一位据守桥梁的挪威武士挡住去路。这位一夫当关的勇士，使用重型战斧，先后砍杀了40余名英军。最后一个英格兰人靠着半块木板漂到桥下，用长矛刺透桥板击中了挪威巨人，这才杀死了他。但他的努力也已无力回天，英军的屠戮一直持续到深夜。
还有另一种关于作战过程的说法，哈罗德的突袭使得维京人措手不及。战局对于挪威人来说极为不利，他们的军队被分割为两股，一些人留在德文特河西岸，而主力部队停留在东岸;由于事前没有想到撒克逊人会突然进攻，再加上这天天气出奇地热，挪威人把盔甲都留在了船里。
撒克逊军队很快击溃了西岸的挪威军队，等到撒克逊部队的主力到达时，留在西岸的挪威人不是被杀就是逃过了河。挪威人在东岸组成了一道盾墙来抵御英国人的进攻。哈罗德的军队一拥过河，排成了一道比挪威军队稍窄的阵线，随后发动了冲锋。尽管没有披戴铠甲对于挪威人来说是一个极大的劣势，双方仍然激战了数小时之久。最终挪威军队开始显露出败象，撒克逊人趁势突破了对方的盾墙防御，并对敌人的侧翼进行了合围。哈拉尔德被一支流矢射中气管，当场毙命。托斯提格也战死阵中。挪威军队开始瓦解，并且基本上丧失了战斗力。
在战役的最后阶段，在雷考看守船只的挪威军队在哈拉尔德的女儿的未婚夫埃斯泰因·奥瑞(Eystein Orri)的率领下赶来增援。因为长途跋涉，这支援军中的一些人在到达战场之前就因为劳累而跌倒甚至死去。这些战士全副武装加入战斗，他们的反击被挪威人称为“奥瑞之风暴”(Orri’s Storm)。他们的确短暂的阻挡了撒克逊人的凶猛势头，但是很快因为寡不敌众而战败，奥瑞本人也被击杀。至此，挪威军队彻底溃败，撒克逊人一路追击，有的挪威人在逃跑时溺毙在河里。
难以想象在如此狭小的战场竟战死了如此之多的士兵，据说在此役七十年之后这里的土地仍然因为白骨堆积而显成白色。
后果
战后哈罗德和残存的挪威人(包括哈拉尔德的儿子奥拉夫(Olaf)和奥科尼伯爵保罗·索芬森(Paul Thorfinnsson, Earl of Okney))达成了和平协议。挪威人被允许离开英格兰，前提是他们必须发誓永不踏上英格兰海岸。挪威人来的时候乘坐300艘船，回去的时候只能坐满24艘船了，这足可见他们的人员损失之大。他们先是退回奥克尼群岛，并在那里过冬。来年春天，奥拉夫返回了挪威。挪威王国随后分裂，奥拉夫和他的兄弟玛格努斯(Magnus)分别治理一部分国家。
斯坦福桥战役结束后的第三天，也就是9月28日，诺曼人在征服者威廉的率领下在英格兰南海岸登陆。哈罗德只好带着自己这支刚刚经历过一次战斗而疲惫不堪的军队火速南下迎敌。10月14日，哈罗德在黑斯廷斯战役中兵败被杀，宣告了诺曼征服的开始与盎格鲁-撒克逊统治时代的结束。由于众多的塞恩贵族战死在斯坦福桥和黑斯廷斯，撒克逊人很难再组织起有效的抵抗来面对诺曼大军。