Müslümanların başarıları üzerine Bizans imparatoru Herakleios Hıristiyan Araplar ve Ermeniler destekli Theodoros Trithurios kumandasında 50.000-100.000 kişilik büyük bir ordu hazırladı. Bizans’ın yaptığı bu hazırlıkları öğrenen Halid b. Velid, Humus ve Dımaşk’taki birlikleri de çağırarak 25.000’i aşkın bir kuvvetle Yermûk vadisine geldi. 636 yılı yaz sıcağında iki ordu üç ay herhangi bir savaş olmaksızın bekledi. Buraya büyük ümitlerle gelen Bizans ordusu 20 Ağustos 636 günü cereyan eden savaşta ağır bir yenilgiye uğradı. Bizans ordusunun kumandanı Theodoros öldürüldü; kurtulan askerler Filistin, Antakya, el-Cezîre ve Irminiyye’ye kaçtılar.