支援军是从南路调来三万军队，由张叔夜率领。双方战斗真正开始于闰十月。宋军中有很多都是新征募平民，作战策略主要是防守城墙，只有在极少数情况下才会派军队出城干扰金军准备攻城设施。开始，双方都试图用火攻来加强优势：在开封十二座城门中，有十座女真人都使用火攻；而宋军也派出军队，火烧
金军围栏。此外，双方在战斗中还大量使用石炮（Catapults），向对方军队投掷炮石。为确保有充足炮石供应，1126年闰十月初八，开封城中居民奉命从徽宗艮岳取石，用作投掷敌人炮石。［8］根据石茂良对开封被围期间双方使用武器和战术记述，宋兵还向女真人攻城塔发射填充火药火箭。塔旦被点着，宋兵接着就会发射助燃火势火种，例如装在竹筒里稻草或干草。女真人对付这种火箭最佳方法是在塔外涂满层薄薄泥浆。旦金兵被迫离开攻城塔，宋军就会用箭射杀他们。［9］
战斗从座城门转到另座城门，与此同时，双方也多次互派使臣。金坚持要求钦宗亲自前往金军大营，并且声称，如果钦宗立即前往，仍然能够获得礼遇，但若在开封城被攻破后再去，那就不可能。数天后，金又提出，只要钦宗将他父亲徽宗、皇太子谌、叔叔越王和弟弟郓王送去作人质，就可以恢复谈判。钦宗对此回答是：“朕为人子，岂可以父为质！”不过，他确试图将徽宗弟弟越王赵偲送去作人质。［10］
双方谈判处于停滞状态，攻城战斗则越来越激烈。闰十月二十五日，大雪纷飞，宰相何和兵部尚书孙傅命令郭京率领他七千七百七十七名士兵出城应战，以扭转局面。［11］宋军打开城南宣化门，郭京队伍涌出城门与金兵交战，后面还跟着几千名希望助战开封百姓。传言说郭京队伍大获全胜，但事实上他们败涂地。金军很快架起云梯，开始往城墙上爬。开封在这年经历很多极端天气，当天大雪只是其中之。据说粘罕对名部下说：“雪势如此，如添二十万新兵。”［12］
开封城外城墙失守后，大批宋兵在最后战中丧生，其他人则随着数以万计老百姓逃出城外。女真人放火烧掉城楼和沿城墙修建防御工事，城中大部分地区很快就笼罩在火光之中。逃跑宋兵开始抢掠，些人甚至杀死他们军官。在几处城门附近，金军攻入城中，开始劫掠杀掳。人们都惊慌失措，富裕人家也换上穷人衣服躲起来。据说有几千人投河、投井或悬梁自尽，尤其是女性。钦宗登上东华门（位于禁城东侧），下令将兵器分发给民众，但人们在这时候已经丧失斗志。［13］
听说外城沦陷后，徽宗让卫兵把他带到比较安全宫城。守卫皇宫宦官把他们挡在宫外，他们设法通过道水门进入宫城，但由于在大雪中辨不清方面，他们迷路。钦宗听到这个消息后，派出两百带甲卫兵，将徽宗行人带到延福宫。延福宫修建于1113年，是宫城后面处宫殿，郑皇后当时已经住在那里。［14］
女真人攻下外城墙第二天早上，钦宗登上宣德门，亲自与军队及百姓对话。
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