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七万花剌子模骑兵在忽马尔异密的率领下，一窝蜂的涌出城外，向蒙古骑兵发起进攻。
此时城下蒙古骑兵仅有一万人马，术赤率领他们且战且退，把他们引入玉龙杰赤东边山谷。
花剌子模骑兵刚从峡谷西口进入山谷，察合台率领一万骑兵把早已准备好的石块、木头扔了下去，扔完以后又通过放箭的方式射杀花剌子模骑兵。花剌子模骑兵一时死伤无数。
忽马尔异密见此情景，赶紧大声命令花剌子模骑兵说，加速前进，冲出峡谷！
花剌子模骑兵赶紧加速往峡谷东口冲，刚冲到峡谷东口，又遇到术赤率领一万骑兵全部下马朝他们放箭，花剌子模骑兵又是死伤无数。
忽马尔异密只得又率军后撤，术赤率领一万骑兵在后面一路追杀，这时察合台率领一万骑兵也从山上冲了下来，和术赤合军一处，不停追杀花剌子模骑兵。
花剌子模骑兵返回玉龙杰赤城下时，已不足三万人马。而蒙古骑兵战死不过千人。
此时蒙古攻城步兵还在通过攻城云梯与驻守于玉龙杰赤城墙上的花剌子模士兵继续酣战。花剌子模骑兵逃到东门，蒙古攻城步兵还在担心花剌子模骑兵会不会攻击他们，花剌子模骑兵却只顾着拼命往城里逃。
蒙古骑兵很快追了上来，忽马尔异密赶紧命令士兵关上城门。有小部分骑兵还未进入城内，遭到蒙古骑兵无情的虐杀。
此时天色已晚，术赤命令全军撤出战斗，回营休整。
次日凌晨，术赤偏军重兵器车继续攻击玉龙杰赤城墙。而花剌子模重兵器车因为缺少火箭、石块，反击势头明显减弱。而忽马尔异密经受昨日的惨败，变得意志消沉、毫无斗志。蒙古军队在城外发动猛烈进攻，他却躲在玉龙杰赤长官府借酒消愁。
蒙古重兵器车猛烈攻击玉龙杰赤城墙一个时辰后，术赤见城墙上的花剌子模重兵器车大部分被摧毁，那些守军也不知道跑到哪里去了，于是便命令全军发起总攻。
两万攻城步兵通过攻城云梯，在两万骑兵的掩护下开始攻城。花剌子模步兵见蒙古步兵攻上城墙，也从四面八方跑了过来，阻击蒙古步兵。蒙古步兵明显处于劣势，但为了蒙古骑兵能够通过攻城云梯进入城墙增援他们，所以拼死守住已经夺取的城墙口。
术赤见此情景，也指挥两万骑兵通过攻城云梯进入城墙，和蒙古步兵一起向花剌子模步兵发起进攻。花剌子模步兵加上临时征集来的预备军此时还有三十多万，但是战斗力并不强。一个时辰后已经无法抵挡蒙古军队的疯狂进攻。
而此时的玉龙杰赤最高长官忽马尔异密，得知蒙古军队攻上城墙，不但不组织军队反攻，还是躲在长官府继续饮酒，以缓解其恐惧的心情。而那些平时养尊处优的花剌子模骑兵也躲在城墙下面，因为没有接到最高长官的命令，又没有哪个来指挥他们，他们就眼睁睁看着花剌子模步兵被蒙古骑兵斩杀而不上去援救。