二十架投石機同時發射，那些石頭夾帶著勁風，有的飛上城頭，有的砸在城牆上，還有的砸到敵樓上，立時引起了一片混亂。
城頭的明軍軍官大吼著：「全都趴下，趴下……」剛叫了兩聲，一塊石頭呼嘯著砸到城垛口上，碎石紛飛，這個軍官被一塊拳頭大小的碎石擊在臉上，立時砸個稀爛。
所有官軍都趴在垛口後面，抱著頭不動，任憑無數石頭飛過。
有的人還滿樂觀，一邊縮著身子一邊逗開心：「這東西比雹子過癮啊。」
「哪兒啊，反賊這是看咱們城中擂石太少，送禮來了……」
「對，來而不往非禮也，一會兒他們往上爬的時候，咱們都給他還回去……」
二十架投石機打了足有小半個時辰，城頭上的垛口砸壞了不少，敵樓也中了幾十塊石頭，被砸出了好多個洞，但是城牆顯不出有多少毀壞，因為西安的城牆太厚了，而且外面用的大塊條石，十分堅硬，條石間用糯米汁混合油漆粘連，用鐵釬子撬都撬不動。而且城牆主體用的是河泥夯土，其中加入了石灰，夯得極為結實，不用說是石頭，就是用大炮也不容易轟開。
張獻忠見投石機沒什麼功效，下令道：「好了，把那東西拉回來，大夥兒灌吧。」
灌的意思，就是往城裡沖，如同洪水灌城一般，是農民軍的常用語。
聽了這聲令，孫可望將手中的大旗一擺，身後成千的農民軍發出了震盪原野的吶喊之聲，扛著雲梯，帶著弓箭，如同水銀洩地一般衝上來。
那些弓兵衝到射程之內，開始向城頭放箭，而城頭的官軍也紛紛起身，向前城下放箭，由於下面衝過來的民軍太密集，因此官軍用不著瞄準，就算閉著眼睛向城下射，也能射倒不少人。有的明軍乖覺，瞄準了城下的弓手放箭，不少農民軍的弓手被射殺在城下。
這是農民軍首次衝鋒，士氣旺盛，他們不顧頭上的箭雨，爬下濠溝，將梯子豎在濠溝兩邊，方便人向上爬，官軍的箭如同密雨連珠一般，將上百名農民軍射死在濠溝中。
但是還有數以千計的人爬出濠溝，衝到城牆下。架起雲梯，開始爬城。這些人一手執著鐵盾，擋在身前，一手扶著梯子，嘴裡咬著大刀，向上爬去。官軍的箭射不壞鐵盾，於是就搬起石頭向下砸。有的農民軍剛爬到半截，就被石頭砸了下去。只要沒摔壞，站起來繼續爬，摔得動不了的，別人拾起鐵盾，一刻不停地進攻。
張獻忠的親兵督戰隊就站在濠溝以外十幾丈遠的地方，手裡的大刀告訴每一個人，只許前進，後退者殺！那些弓兵則不停的向城上放箭。
明軍的傷亡開始增加了，他們既要顧著城下爬城的人，又要防著遠處飛來的冷箭，不少人中箭倒在城頭，醫護隊將死亡與重傷者抬下城去，輕傷的人則就地包紮，繼續戰鬥。
打了片刻，城頭上大塊的石頭差不多扔完了，小塊的石頭已經擋不住農民軍，督戰的副總兵馬世奎一聲大吼：「開炮，打後面的反賊……」
農民軍剛開始攻城的時候，官軍沒有開炮，就是想讓農民軍集中以後，再開炮射擊，效果更大，此時城頭的大炮開始怒吼起來，城下立時泥土紛飛，血肉四濺，西安的明軍沒有製造開花彈，用的是更為厲害的霰彈。開花彈就如同現代的炮彈，打出去可以炸開，用彈片殺傷敵人，其原理是彈丸中空，塞入火藥和引線，用的時候先點炮彈引線，再點大炮的引線，而霰彈則是很多鉛鐵小丸，雖然射程近，可是殺傷力巨大。
此時官軍打的是霰彈，有效射程差不多將近一里遠，隨著大炮的轟鳴，許多農民軍被打得血肉橫飛，屍積遍野。
而對於城下的農民軍，官軍開始拋下萬人敵，這東西拋在人堆裡，一炸一片火，此時天寒，農民軍穿得厚，都是棉布衣服，沾火就燃，不少人身上起了火，在城下亂成一團。
除了萬人敵，官軍還將石灰罐扔下來，石灰罐砸在城牆上，罐子粉碎，裡面的石灰白茫茫一片，灑到城下，許多農民軍的眼睛被迷了，看不清楚，更有甚者眼睛已經被燒壞了，城下一片慘叫之聲。
張獻忠一見勢頭不妙，吩咐鳴金收兵，先將傷者撤下來，送到大營去療傷，然後幾位主將和謀士緊急商議對策。
徐以顯道：「官軍早有準備，城上各種守具充足，不容易攻啊，就這麼爬城，傷亡太大。」張獻忠有些發急：「不這麼攻怎麼功？咱們沒有大炮，轟不塌城牆。幾萬人擺在外面，有勁使不上。」徐以顯道：「官軍的萬人敵和大炮是最厲害的，只要想辦法躲過這兩樣，別的倒不可怕。」
張獻忠看看李巖：「李公子，你有什麼好主意？」
李巖一早就皺著眉，此時聽張獻忠問他，才說：「萬人敵可以對付城下的人，大炮可以打遠處的後援隊，遠近皆有殺傷，硬衝不是辦法，實在不行，咱就鑿城牆吧。」
李定國搖頭：「官軍不是瞎子，咱們去鑿城牆，他們一樣會扔萬人敵來燒。更別說還有石頭滾木了。」
張獻忠沉聲道：「可以抬著門板上，上去的兄弟用門板頂在頭上，就不怕石頭和萬人敵了。」他看了孫可望一眼：「明白了嗎？快去安排。」
孫可望打馬走了，不多時，後面抬上來幾百扇門板，同時鐵釬子，鐵錘都拿來了，為了加快攻擊速度，孫可望帶來了一千挖煤軍。這些人參加民軍以前，是在煤礦幹活的，每個人對於鑿石挖土十分在行，此時他們一手握著鐵錘，腰裡插著鐵釬子，站在那裡全身是勁，就等著下令了。
張獻忠大聲說道：「兄弟們聽著，誰能鑿下一塊飯碗大小的石頭，賞銀一兩，鑿下一塊城磚，賞銀三錢，上
吧。」
眾人歡聲雷動，都想一湧而上，孫可望指揮著他們，分為四隊，輪番上前，每隊二百五十人，兩個人一塊門板，衝上去之後前面的人鑿城，後面的人舉著門板，擋住上面的石頭和萬人敵。
他一聲令下，二百五十人衝了上去，明軍剛開始不知道這是些什麼人，由於人少，大炮便不發射，弩箭射上去也沒用，就只等著離得近了，用石頭砸，可是這些農民軍到了城下時，城上官軍才發現，門板厚實，石頭扔下去，根本砸不碎。再扔萬人敵，也燒不到人，不由得開始慌亂起來。
門板下面的人開始鑿城，將鐵釬子叮叮噹噹地釘進石頭縫隙裡去。
再結實的石頭也有被撬動的時候，城牆下一片叮叮噹噹的聲響，不多時，已經有人鑿下了不少的石塊，這些人拿到石塊就退下去，換上一撥生力軍繼續鑿。
官軍在城上乾著急沒辦法，所有的武器都失去作用了。早有人去稟報了洪承疇，洪承疇騎馬趕來，順馬道上了城牆，從垛口中向下面看了看，微然冷笑，吩咐道：「往城牆上澆水，多澆。」
一個軍官問道：「澆開水麼？」
洪承疇道：「就澆井裡的涼水。」那軍官不解，可也不敢多問了，急忙去抬水，不多時，一桶桶的涼水抬上城來，順著城牆澆了下去。
此時正值隆冬季節，天氣苦寒，這些水倒下去，由於石頭根本不吸水，所以大都澆到了城根下。
這種天氣裡，滴水成冰，放在外面的水用不了一會兒功夫就會結冰，官軍不住地向城下澆水，開始是城牆上的水結了冰，雖然不厚，可也架不住總澆，而流到城根下面的水也開始結冰了