公元一二一六年十二月初一凌晨，成吉思汗命令全军开始攻打大名府城，即邯郸府城。
成吉思汗首先命令第四路军的两支“重兵车”千人队（即放弩车兵和抛石车兵），使用一百辆放弩车和一百辆抛石车，通过放长箭、抛石块的方式攻城。
大名府城墙上，仆散安贞指挥二十万金军在大名府城墙上也使用放弩车和抛石车进行顽强抵抗。同时命令大名知府王则智组织二十多万百姓为金军做好后勤供给事务。仆散安贞还命令士兵搬来十多块千斤重的巨石将城门封死，表示“城外人在，城毁人亡”的决心。
大名府城内有两道城墙，外城墙和内城墙。仆散安贞决定先全力以赴守好外城墙，实在不行再退回内城墙坚守，以待援军。内城的中心即是大名府衙，在府衙下面有一条秘道，道窄且长，仅容一人通过，直到城外十里的山坳里。仆散安贞心想，实在无法抵挡再从秘道逃脱。
当蒙古大军“重兵车”千人队使用放弩车和抛石车接近城墙一里时，仆散安贞也开始使用放弩车和抛石车进行还击。
此时蒙军只有放弩车和抛石车二百余辆，金军却有五百余辆，且有大量霹雳炮以供抛射。一天战斗下来，蒙军居然处于劣势。
仆散安贞大喜，心想如此下去，蒙军必定死伤无数，到时在主动出击，定能击败蒙军，收复失地，立下盖世奇功。
成吉思汗见此情景，一边指挥大军放慢速度继续进攻，一边命令郭宝玉从第四路军专门抽调一支万人队到附近山上砍伐树木，送到“工匠兵”千人队处，制造更多的放弩车和抛石车。
此外成吉思汗为了便于攻城，在郭宝玉的建议下，又命令工匠兵千人队还打造了二十辆“攻城云梯”。
攻城云梯是中国古代战争中用以攀登城墙的重要攻城器械。《淮南子·兵略训》许慎注说，云梯可依云而立，所以瞰敌之城中，故名攻城云梯。攻城云梯的发明者是春秋时期的鲁国巧匠公输班，人称“鲁班”。攻城云梯底部装有车轮，可以移动；梯身可上下仰俯，靠人力扛抬，倚架于城墙壁上；梯顶端装有钩状物，用以钩援城缘，并可保护梯首免遭守军的破坏；梯身以一定角度固定装置在底盘上；在主梯之外，又增设一具活动的上城梯，其顶端装有一对辘轳，登城时可以沿着城墙壁面上下滑动；梯身采用了折叠式结构，中间以转轴为主。攻城云梯相比攻城长梯，攻城效果更好。但是云梯有很多缺点，如体型巨大、移动不便、结构复杂、造价昂贵等。所以在骑兵普遍运用野战后，攻城云梯慢慢被弃用。成吉思汗命人打造的攻城云梯，打开以后长约十丈宽约一丈，可供一名骑兵或者三名步兵同时上城。
两军继续交战十天之后，仆散安贞不但没有看到他预想的情景，蒙军的“重兵车”反而增加至一千辆。成吉思汗将两支“重兵车”千人队，合并、增加成为一支万人队。
成吉思汗继续指挥“重兵车”万人队向大名府城墙发起进攻，同时蒙古步兵使用盾牌等器具保护在重兵车周围，防止金军抛过来的石块砸坏重兵车。
蒙军重兵车万人队缓缓向大名府城下推进。当推进离大定府城墙还有半里时，成吉思汗即命令蒙古骑兵下马，采用原地射箭的方式攻击金军，一些金军被箭射中。
随着一千辆重兵车不断向大名府城下挺进，蒙古骑兵加快了放箭的速度，越来越多的金军被射死射伤。
三日后，蒙古大军开至大名府府城下，此时金军的重兵车大部分被蒙军跑石车抛出的石头砸毁。蒙军即开始使用攻城云梯攻城。成吉思汗亲自挑选了二十名最勇猛的蒙古骑兵，率先通过攻城云梯攻入大名府城墙，与金军展开厮杀，其余骑兵紧随其后。接着步兵也冲了上去。
金军无法抵挡蒙古骑兵的猛烈攻势，只得仓促撤退。
蒙古骑兵乘势尾随，跟踪追击。城内还有很多百姓，但主要是老幼妇孺，大名知府王则智带领他们为金军做后勤供给事务。蒙古骑兵杀死了小部分负隅顽抗的百姓，勒令其他百姓投降。王则智见大势，只得率领百姓投降蒙古大军。蒙军把这些百姓看管起来，一些年轻妇女还遭到蒙古骑兵的奸淫。
蒙古骑兵追至大名府城中心，才发现大名府里面还有一座内城。
蒙古大军一边进行攻城准备，把一千余辆重兵车全部运至内城墙下；一面用弓箭向城中金军投射成吉思汗给大名府全城军民的劝降信，对金军发出最后通牒，如果此时投降，还可活命，如若不然，攻入以后，全部杀死。
仆散安贞对成吉思汗的最后通牒置之不理，并于当日向全军出示、传达了完颜珣的圣旨，号召全军以“破釜沉舟”的精神背水死战。
次日凌晨，成吉思汗见金军拒绝投降，即命令全军向大名府内城墙发起全面进攻。
蒙古大军集中重兵车向内城墙发起猛攻。
一个时辰后，内城墙上已经没有站着的金军了。蒙军又通过攻城云梯攻上内城墙。
站在内城墙上，蒙古骑兵居高临下，对城内金军放箭射杀。
过了一会儿，放弩车和抛石车也运送至内城墙上。在重兵器车的轰击下，蒙古骑兵开始进内城攻击。
蒙古骑兵攻入内城后，与金军展开了激烈的巷战。很多金军被蒙古骑兵弓箭射死，被马刀砍死。金军也利用残垣断壁不停的袭击蒙古骑兵，攻入城中的蒙古骑兵死伤人数也不断增加。
成吉思汗见此情景，一边命令重兵器车万人队继续使用放弩车和抛石车攻击聚集在一起的金军，一边命令蒙古步兵也攻入城内。
此时的蒙古大军已不再是单纯的骑兵队伍，成吉思汗非常重视各兵种联合作战，非常善于指挥骑兵、攻城步兵、后勤步兵、重兵车兵协同作战。
为了对抗这种战术，仆散安贞指挥金军采取了近身贴靠的战术，尽量把自己与蒙军贴近。这样导致了蒙军无法发挥骑兵野战的优势和重兵车远程攻击的优点。
此时由于城内到处都是残垣断壁，蒙古骑兵和重兵车在城内毫无用武之地。金军则利用废墟破墙作为掩体，不断向蒙军放冷箭、“捅冷枪”，给蒙军造成了极大伤亡。一名名叫蒲鲜九斤的女真将领，是金军里面出名的“神箭手”，在此次战斗中，射死二十多名蒙军。而另外一名名叫吴大壮的汉族士兵，参加金军之前就是一名武林高手，此次战斗中用长枪捅死了十多名蒙军。
经过三天的血腥战斗，蒙军终于缓慢的推进到大名府府衙外，把剩下的金军全部包围在府衙及其周围。此时的大名府百姓，基本上全部被蒙军杀死或者俘虏。金军也只剩下不到十万人。
这时天降大雪，双方士兵都冻的瑟瑟发抖。尽管如此，战斗依然非常激烈。
两军为争夺每一寸土地、每一间房屋，都进行了异常激烈的战斗，双方伤亡都非常惨重。
金军虽然在府衙以外建立稳固的防御工事，但部队已疲惫不堪，粮食也吃完了，又冷又饿，已成强弩之末，
仆散安贞见大势已去，为保住金军有生力量，开始组织士兵通过密道撤退。仆散安贞命令受伤的士兵先撤退，自己组织敢死队最后撤退。在撤退的过程中，蒙军也攻入府衙内，双方继续激烈战斗。金军的撤退进行了三天三夜，这此期间又有六、七万金军战死。好在秘道狭窄，金军撤进密道后，仅需数人手持弓箭，就可以阻止蒙军追击。
最终仆散安贞仅带领三万余人马逃出大名府。
蒙古大军经过一个月的浴血奋战，终于占领大名府。此次大名府之战，蒙军也是伤亡惨重，将近一万蒙古骑兵和四万多蒙古步兵战死，包括第一路军第六万人队万户长忽都思等一批高级将领也战死了。