一月十一日凌晨卯时三刻,蒙古大军开始攻打忒耳迷城。两百余辆蒙古重兵器车通过放火箭、抛石块的方式攻击忒耳迷城城墙。忒耳迷城守军也不甘示弱,使用重兵器车进行还击。
这样连续进攻了十日,忒耳迷城守军的重兵器车本来比蒙古重兵器车少,渐渐不敌蒙古大军。
经过十天的战斗,忒耳迷城重兵器车有些被火箭烧毁,有些被石块砸坏,已经所剩无几,很多忒耳迷城守军也被射死、烧死、砸死。更致命的是,之前存储的长箭和石块也消耗殆尽。
一月二十一日,成吉思汗命令全军发起总攻。总攻之前,成吉思汗按照惯例作了动员讲话。
成吉思汗说,蒙古勇士们!忒耳迷城是一个盛产美女的城池,也是花剌子模有名的富裕之城,城内美女如云,也有很多的金银珠宝店。这么久你们征战辛苦了!攻入城内后,所有士兵包括我们的攻城步兵都可以进城任意奸污妇女,然后再把城内百姓全部杀死,最后把他们的金银珠宝和粮食物资全部抢光。抢来的银子铜钱你们可以自己留着,黄金珠宝我们统一分配,不管是骑兵还是步兵,是蒙古人还是其他民族的人,都能分到属于你们的一份财富。蒙古勇士们,放手去干吧!
随着成吉思汗一声令下,蒙古大军开始大规模的攻城。一百余辆攻城云梯在毫无阻挡的情况下顺利开至城下,两万攻城步兵在四万蒙古骑兵的掩护下攀爬城墙,攻城步兵很顺利的爬上城墙。
不过爬上城墙后,忒耳迷城长官带着剩下的守军对蒙古攻城步兵发起进攻。蒙古攻城步兵都是花剌子模人征召而来的,他们不想和自己的同胞厮杀,但是也不敢逃跑,于是他们拼死向城门逃跑。在付出巨大的伤亡后,蒙古攻城步兵搬开堵在城门的若干块巨石,打开城门,迎蒙古骑兵入城。
四万蒙古骑兵进城后,迅速攻上城墙,对忒耳迷城守军进行剿杀。两个时辰后,将近十万的忒耳迷城守军几乎全部被杀死,忒耳迷城长官在身负重伤后挥刀自刎。
随后成吉思汗来到城墙,对六支骑兵万人队的万户长说,我们攻打撒马尔罕才用了八天时间,这个小小的忒耳迷城居然抵挡了我们十一天,而且还杀死我们将近上万攻城步兵。这些攻城步兵虽然是花剌子模人,但是加入蒙古大军,就是我们的人,我们也要为他们报仇。你们立即带领所有的蒙古骑兵冲进城内,杀死所有的百姓,抢光金银珠宝、粮食物资!
这时,其他五名万户长都率领所部进城执行成吉思汗的命令了,只有郭宝玉跪下来说,成吉思汗,臣愿意为您冲锋陷阵,但是臣不愿屠杀手无寸铁的百姓,就让臣留在您的身边保卫您的安全吧。
成吉思汗说,好吧,你是汉人,可以理解,你让你的副万户长带队进城,你就留在我的身边吧。
蒙古骑兵进入城内,就开始大规模的屠杀、奸淫,同时进行抢劫,抢金银珠宝、抢粮食物资、抢武器装备。蒙古步兵也轮流进入城内奸淫、抢劫。
有一支骑兵十人队闯进城内一家珠宝店,店里的男人估计上城墙协助守军守城都战死了,女的也不知道逃到什么地方去了,只剩下一个老妇人。十户长命令士兵把店里的珠宝都抢光,但是也没有抢到多少珠宝。十户长心想是不是这个老妇人把珠宝吞进肚子里了,于是命令士兵将这个老妇人杀死,再把肚子剖开,结果什么也没有找到。
整个屠杀、奸淫、抢劫持续到次日晚上才结束。经过清点,城内的三十余万人全部被杀或自杀,其中有很多女人自杀,有些女人是被奸污后被杀或自杀的。另外蒙古大军抢有黄金二十余万两、大小珍珠一万余颗,银子铜钱、粮食物资更是难以计数。
随后蒙古大军退出忒耳迷城,在城下进行休整。此次攻打忒耳迷城致蒙古大军十分辛苦,成吉思汗让他们多休整一些日子。同时成吉思汗预料这样的硬仗还有很多,所以一边休整一边等待援军的到来。直到得知四万援军已进入花剌子模境内,成吉思汗才率领蒙古大军主力继续西进。