瓦伦斯的军队可能包括了以下三支罗马军：东巴尔干的萨雷斯军（Army of Thrace），但这支部队在376~377年间的一系列惨败后可能已经没什么实力了；第一直卫军和第二直卫军，这两个军团在和平时期驻扎在君士坦丁堡，376年去了波斯边境，377~378年又向西前进。
瓦伦斯的部队中有很多身经百战的老兵，按照一些历史学家的观点，他的部队集中了7个军团的精兵，包括第一“马克西米连亚”军团和帝国精锐预备队。罗马军团的骑兵包括了骑射手（sagittarii）和警卫骑兵（Scholae），但他们并不是军团的核心部队，而且在战场上一被打就逃跑了。骑兵中还包括了一些阿拉伯轻骑兵，但他们更适合侦查袭扰，而不是正面作战。
和有限的罗马军队资料相比，哥特军队的资料就更是一个谜团了。哥特军队是一群游民，他们没有正规的武器，有什么就用什么；他们也没有正规的士兵，只要愿意打仗，都可以加入到队伍中来。在阿德里安堡之战中，哥特军队的核心是来自多瑙河东北的瑟文吉部落（Thervingi），也有一些来自东方更遥远的地方的格鲁森尼部落（Greuthungi）。现代历史学家通常将瑟文吉称之为西哥特人（visigoths），而将格鲁森尼人称作东哥特人（ostgoths）。他们中还有匈奴人和奄蔡人，罗马军队中的哥特人，逃亡的罗马奴隶和战俘，以及大量为了躲避苛捐杂税的淘金者。
战斗过程
八月9日早晨，瓦伦斯离开了阿德里安堡，他将帝国的财宝和内阁留给了守卫军团。前一天的侦查已经发现了哥特人设在城市北边的营地，瓦伦斯在困难的地形上行军7小时到了那里。
大约下午2：30，罗马军队秩序混乱的到达了战场。哥特人的阵地设在山上，哥特步兵躲在大车阵里。弗里蒂格思的作战计划就是拖时间等待哥特骑兵到达。哥特人四处放火制.造烟幕来迷惑罗马人，同时也开始了一项交换战俘的商谈，磋商虽然毫无进展，但这为弗里蒂格思争取了宝贵的时间。
一支罗马部队毫无秩序的开始作战，他们相信这会是一次轻松的胜利，或许能够在一战中彻底解决巴尔干半岛上无事生非的哥特人。伊比利亚亲王巴库鲁斯指挥的禁卫军盾弓手也进攻了，但他们缺乏后援，所以很快就被打退了。一番苦战后罗马军队的左翼已经推进到了车阵的边缘，但这个时候已经太晚了，哥特骑兵及时地赶到了。混乱的罗马军队逃回了山脚下他们的出发点，但是重盾和盔甲使他们无法机动。很快，撤退变成了溃散，哥特骑兵继续着他们的大屠杀，直到天黑才停下来。
瓦伦斯在溃散中被他的卫兵抛弃了，虽然有人试图保卫皇帝，但大部分禁卫骑士开了小差。瓦伦斯最终的结局不为人知。有人说他战死了，也有历史学家认为他被哥特人捕获后被烧死了。
阿米阿努斯认为这次失败的结果不可估量。这是自条顿堡森林以来罗马最惨的失败。包括赛巴斯蒂安在内的很多指挥官阵亡，能干的行政官员也死伤大半，东罗马帝国的核心军团被毁，多瑙河流域所有的兵工厂都被摧毁或者夺走了。
蛮族的形象再次转变了，他们不再是仅仅能骚扰下帝国边境的游民，而成了和帝国平起平坐的对手。蛮族士兵大量进入罗马军队，更加剧了军队的离心化。
同时，阿德里安堡之战也埋葬了延续百年的步兵军团，重甲骑士们代替了步兵军团成为军队主力，他们的后代，就是拜占庭和萨珊王朝著名的圣骑兵和中世纪的骑士们。
