Μετά την κατάληψη των Καϊλαρίων στις 15 Οκτωβρίου 1912, ο ελληνικός στρατός επιδίωξε την ενδυνάμωση της άμυνας στο αριστερό άκρο της Στρατιάς Θεσσαλίας και τη συντηρητική κατάκτηση σε περαιτέρω εδαφών της Δυτικής Μακεδονίας. Ήδη από τις 15 Οκτωβρίου, η Ταξιαρχία Ιππικού, κατά τη διάρκεια μιας αναγνωριστικής αποστολής, είχε παρατηρήσει την παρουσία ισχυρών οθωμανικών δυνάμεων στο Ναλμπάνκιοϊ (σημ. Περδίκκας), οι οποίες αποτελούνταν από περίπου 1.000 πεζούς, 50 ιππείς, 200 άτακτους και 6 πυροβόλα.

Τη νύχτα μεταξύ της 15ης και της 16ης Οκτωβρίου 1912, το Γενικό Στρατηγείο που έδρευε στην Κοζάνη, εξέδωσε εντολή για την προώθηση της V Μεραρχίας προς το Ναλμπάνκιοϊ. Εξαιτίας των πληροφοριών που είχαν μεταβιβαστεί από την Ταξιαρχία Ιππικού, η επίθεση προς το Ναλμπάνκιοϊ οργανώθηκε σε τρεις φάλαγγες: Η κεντρική φάλαγγα θα προχωρούσε σε κατά μέτωπο επίθεση, ενώ οι πλευρικές θα επιχειρούσαν υποστηρικτικά από τα χωριά Έλος (σημ. Δροσερό) στα δυτικά, και Ινελί (σημ. Ανατολικό) στα ανατολικά του Ναλμπάνκιοϊ.

Στις 16 Οκτωβρίου, περίπου στις 09:00 το πρωί, η κεντρική φάλαγγα, αποτελούμενη από το 23ο Σύνταγμα Πεζικού, την 5η Πυροβολαρχία και τη 2η Μοίρα του 1ου Πεδινού Πυροβολικού, άρχισε να δέχεται πυρά από ισχυρές οθωμανικές δυνάμεις πεζικού, δύο πεδινών και δύο ορειβατικών πυροβολαρχιών. Εξαιτίας της καθυστέρησης που σημειώθηκε στην άφιξη των πλευρικών φαλαγγών, το ελληνικό 23ο Σύνταγμα Πεζικού βρέθηκε για σύντομο χρονικό διάστημα απομονωμένο, με συνέπεια να δεχθεί καταιγισμό πυρών από τους Οθωμανούς. Ωστόσο, με την άφιξη των πλευρικών φαλαγγών, η κεντρική φάλαγγα απαγκιστρώθηκε και η μάχη έλαβε άλλη τροπή. Οι οθωμανικές δυνάμεις, που βρέθηκαν να δέχονται πυρά από τρεις πλευρές, υποχώρησαν άτακτα προς τον βορρά, εγκαταλείποντας τις θέσεις τους στο Ναλμπάνκιοϊ. Οι ελληνικές δυνάμεις καταδίωξαν τους Οθωμανούς μέχρι τα νότια του χωριού Φιλώτας, όπου σταμάτησαν εξαιτίας της νύχτας.

Συνολικά, στη μάχη του Ναλμπάνκιοϊ έχασαν τη ζωή τους 57 Έλληνες αξιωματικοί και στρατιώτες, ενώ άλλοι 339 τραυματίστηκαν. Άγνωστος παραμένει ο αριθμός των Οθωμανικών απωλειών, όμως αυτές πιθανότατα ήταν επίσης βαριές, καθώς μόνο οι αιχμαλωσίες ανέρχονταν σε περίπου 200.