Chiến tuyến Sa Nam bao gồm các đồn bốt: Hùng Sơn, Liêu Sơn, Bầu Sơn, Đại Ngọc và nhiều doanh trại đóng quân trên bãi Sa Nam. Lực lợng quân đội của Mai Hắc Đế ở đây theo truyền thuyết, văn tế có đến 10 vạn quân thuỷ bộ.
Sự thất thủ của thành Vạn An là sự thất thủ của cả một hệ thống đồn bốt, phòng tuyến hình thành chiến tuyến Sa Nam. Vạn An thất thủ nghĩa là cánh cửa Đại Ngọc bị phá vỡ, Bầu Sơn cũng tan vỡ theo. Vì chỉ có phá vỡ tuyến phòng thủ bảo vệ thành Vạn An thì quân nhà Đờng mới có thể tràn vào thành chiếm cứ thủ phủ của triều đình vua Mai.
Để phá vỡ chiến tuyến Sa Nam, quân nhà Đờng có thể thực hiện bằng hai cánh. Cánh phía dới sông phá luỹ ào ạt tiến lên bãi Sa Nam. Cánh quân tập kết ở Vạn An cũng tung ra phối hợp đánh vào doanh trại và các đồn ở Sa Nam.
Quân Mai Hắc Đế giữ chiến luỹ Sa Nam kịch liệt chống lại quân Đờng. ở đây voi trận cũng đợc tung vào trận đánh (ở Vệ Sơn nay còn có di tích mả voi). Trận chiến trở nên vô cùng quyết liệt. Địch tràn vào chia thành nhiều cánh vây đánh các trại, các đồn lần lợt bị tấn công. Quân đa số giữ đồn, số theo lệnh ra bờ sông bắn tên, bẩy đá xuống thuyền giặc nh ma, số thì dựa vào đoàn voi chiến chặn các mũi tiến công.
Nhng do lực lợng nghĩa quân đã bị tổn thất nhiều trong trận chiến ở thành Vạn An nên lực lợng của Mai Hắc Đế suy yếu dần. Quân Đờng cũng thấy rõ vị trí quan trọng của chiến tuyến này nên càng kiên quyết tiến đánh, phá chiến luỹ, tấn công mạnh vào các đồn trong chiến luỹ.
Trận chiến trên chiến luỹ Sa Nam là một cuộc vật lộn tiêu diệt lực lợng của nhau một cách kinh khủng:
Sa Nam là bãi chiến trờng ghê thay. Sông đầy máu, núi đầy thây.
Núi vang hồn núi sông đầy hồn sông.
Chiến luỹ Sa Nam thất thủ đã kéo theo sự đổ vỡ lần lợt của toàn bộ hệ thống chiến tuyến ở Sa Nam. Để mất khu vực này Mai Hắc Đế thực sự bị cô lập ở Hùng Sơn. Sau hai
cuộc quyết chiến ở Vạn An và Sa Nam, lực lợng quân của Mai Hắc Đế đã bị tổn thất nghiêm trọng, địa bàn bị thu hẹp lại cho nên dẫu có rút về Hùng Sơn, lấy đó làm căn cứ cố thủ thì cuộc khởi nghĩa cũng không thể kéo dài đợc lâu nữa.