率领五十万明军进行第二次亲征漠北之战，神机营作为主力部队随同出征。六月初七日，明军进抵忽兰忽失温(今蒙古乌兰巴托南)，同袭扰明朝边地的蒙古贵族势力马哈木所部作战。马哈木率部众三万抵抗。朱棣命宁阳侯陈懋等率部攻其右，丰城侯李彬率部攻其左，安远侯柳升率神机营攻其中。作战开始后，柳升即以神机枪炮齐射马哈木部的中路，毙杀其骑兵数百。马哈木部混乱溃退，阵线被突破。柳升在中路取胜后，又以神机枪炮齐射马部左右两翼。朱棣也乘势指挥明军步骑兵追歼逃敌。
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