魏学曾日夜办理粮草,调动延绥、庄浪、兰、靖、榆林的部队,道路遥远,打造的船只也没有准备好,于是驻于花马池,等部队一到就移到灵州。很快,延绥游击姜显谟、都司萧如蕙,甘州前任总兵张杰及麻贵军都到了,又抵达宁夏镇城进攻。叛军考虑到延绥、榆林的明军出动后,城内空虚,便勾结黄台吉的妻子,命令他儿子舍达夫等人攻掠旧安边、砖井堡以牵制明军。哱承恩又以计谋集合叛贼兵力,埋伏在延汉渠,抢掠二百辆运粮的车子。
魏学曾从花马池回灵州,被叛贼包围,直至援军抵达后才获救,麻贵等数次攻城未能攻下,庆王妃方氏自尽,庆府的宫人、金帛被抢掠一空。朱秉忠在战斗中右腿负伤,于是明军再次撤回。此时,神宗听从兵部尚书石星的建议,赐给魏学曾尚方宝剑督战,允许他将“违者立斩”。正好宁夏巡抚朱正色、甘肃巡抚叶梦熊、监军御史梅国桢,大将刘承嗣、董一奎、李如松先后抵达,明军再一次攻城,仍连战不下。
起初,魏学曾、朱正色招降叛军大将刘东旸、许朝不成,使得所派使者叶得新骂贼遇害、曾总管宁夏军的张杰被扣压,神宗严词责备招安的计划。到这时,宁夏镇城中的百户姚钦、武生张遐岭用箭将一信射到城外,相约为内应,半夜点火为信号。火点后,城外的官军未到,叛贼将与姚钦同谋的五十余人杀死,姚钦逃奔明军大营。当时,叛军对外假意要求抚恤以缓兵,暗地里与盗匪勾结,然而粮食已吃完,形势更为不利。
魏学曾与叶梦熊、梅国桢定下计策,决堤引黄河灌城。此时,河套部落的卜失免、庄秃赖率三万骑兵进犯定边、小盐池,以铁雷为前锋,另派宰僧领一万骑兵从花马池以西的沙湃口进攻,声援哱拜。麻贵在右沟成功将其阻击,使其分路赴下马关及鸣沙州,魏学曾命游击龚子敬扼守沙湃口,征延绥总兵官董一元捣毁铁雷的巢穴,斩首一百三十余级,河套诸部大惊而走。
在沙湃口包围龚子敬,龚子敬战死,但叛军至此失去了外援。魏学曾增大坝水决口,黄河决口,大堤毁坏,又修治大堤,宁夏镇城外水深有八、九尺,东西城崩塌百余丈。着力兔、宰僧又进入李刚堡,被李如松、麻贵等击败并追赶至贺兰山,叛军更加害怕,要求和议,明军对是和是战悬而未决。
魏学曾招降刘东旸、许朝时,曾停驻固原十余日等待消息,被神宗责以玩忽职守。李昫渡黄河又稍迟,使得松山、河套诸部先进入,明军由是再次失利。魏学曾在平叛伊始,曾上疏要求监军不要参与兵事,神宗命梅国桢遵守,梅国桢对此颇为不满。其后,梅国桢弹劾诸将观望,并定魏学曾为“玩寇”罪。给事中许子伟也弹劾魏学曾为招抚所迷惑,耽误了国事。梅国桢又说佥事随府从城上逃下,叛军命令四个人下来捉拿,明军距离咫尺却不敢上前救援。而北边河套诸部数万人截断明军粮道,杀戮无数,魏学曾却隐匿而不上报。神宗得报大怒,将魏学曾逮至京师,而命叶梦熊接替任职。史称叶梦熊执行魏学曾的计划,“遂成功”,据记载,魏学曾被捕时,朝臣数十人上疏援救,宁夏将士也“号泣送之”。
魏学曾逮捕不到一个月,宁夏城破,明军乘势而入,哱拜之乱平定,神宗在诏书中称魏学曾“功魁实罪首也”,将其夺职为民,后朝廷论功,命他以原官致仕。
魏学曾任事勤劳,灌城招降的计策,本是他的建议,等到奏捷时,神宗召见大学士赵志皋、张位,二人极力为魏学曾辩解,兵部尚书石星等朝臣多称魏学曾无罪,梅国桢也上疏说:“魏学曾应变稍慢,臣请求责备诸将是要振奋士气,而逮捕魏学曾的命令,发自臣的上疏,臣深感悔恨。魏学曾不获昭雪,臣将受到万世的讥刺。”李如松说:“魏学曾被捕时,三军将士泪如雨下。”叶梦熊也将功劳归于魏学曾,神宗开始不听,后来才恢复魏学曾的官职。
魏学曾在泾阳家中去世,享年七十二岁,御史张邦俊建议为魏学曾等十四人补谥,但未获准,神宗赐祭四坛,“给全葬”。天启年初,礼部左侍郎周道登奏请补上魏学曾等四十四人的“职名行实”,熹宗准奏予谥,熹宗下诏赐魏学曾谥号为“恭襄”。