战至天黑时分李靖下令休战收兵。
入夜以后李艺选了三千锐卒，交给王小胡和薛万彻带领，悄悄潜出城去。不过他们的目标不是李靖的大营，而是幽州周围的树林。李艺这一手实在是很绝，虽然已是正月，但对于幽州北地来说，依然是残酷的冬天。由于李靖军来的突然，李艺没来的及坚壁清野，不过他知道亡羊补牢，他交给王小胡和薛万彻的任务尽量烧光幽州周围的全部树林，这一手虽然会破坏生态平衡，但对李靖军来说却是致命的，不能生火取暖，不要说攻城了，冻也会把这十几万大军冻回去。
李艺的如意算盘打的不错，不过李靖却计高一筹，他老早就派人严密地监视着幽州城的动静了。王小胡和薛万彻刚一出城，便被李靖的伏兵三面合围，无可奈何之下只好退了回来。
武德十年正月十三清晨，李靖军休整一天以后再次发起攻击。这次他改变了战术，不在三面齐攻，改为重点突破。突破点定在小南门，进攻方式也改了，这次冲锋在前的是推着楯车的楯兵。
所谓楯车，就是一种木车，在厚木板的前面裹上几层厚牛皮，再泼上水结上冰，由于木板很厚和牛皮很结实，又结有冰。箭射不透，火烧不着。楯兵躲在下面非常安全。
第二拨是弓箭手，躲在楯车后面，以斜四十五度角向天上射箭，压制城头的守军。
楯兵推着楯车冲到城下以后开始挥动手里的武器，铁镐和锄头。这就是李靖和李世绩商量一天以后想出来的战术，钻洞入城。这也是没有办法的事，爬墙强攻，经过一天的试验以后已经证明是很难办到的了。挖地道，在这天寒地冻的季节肯定也是不可能的。唯一的办法就只有凿墙了。
幽州守军对此毫无办法，只能眼睁睁地看着李靖的工程队在他们的脚下施工。因为楯车实在是太坚固了，弓箭无法穿透，几十近的石头扔下去，楯车也只是稍微一阵。根本不能对楯车下面的工程队造成丝毫伤害。而且守军们还得对付头顶上的漫天箭雨。
经过一天的施工小南门下被凿出了几个缺口。照此下去用不了两三天城墙就要被凿穿了。到时候既要应付爬墙的，又要应付钻洞的，幽州城就危险了。
最焦急的当然是李承明，因为就是傻子也清楚幽州城破以后他会是什么下场。
“大家说说，我们该怎么办？”大都督府里，李承明焦急地对着属下们说道。
众人都不说话，过了好一会王小胡才道：“太子殿下，唯一的办法还是火攻。”
“今天也放过火，不是烧不透吗？”李承明说。
“今天烧不透是因为我们准备不足，依臣看，只要我们有足够的燃火之物，就一定能烧透楯车。”王小胡答。
“王将军说的有道理，殿下，我们可以多备些桐油，烧热以后到下城去，然后再掷火把下去，说不定能烧透楯车。”苏烈也说。
李承明看看别人没话说，便道：“既然没有别的办法，那就试一下吧！不光桐油，什么烧酒硫磺之类的易燃物全部找来。”
第二天清晨，李靖的工程队继续开始施工。城头上的幽州守军在王小胡的指挥下将一锅锅滚烫的桐油倒了下去。效果的确不错，不一会楯车上的牛皮就被桐油烫穿了。接着一桶桶烧酒和一袋袋硫磺伴随着火把一起倒了下去。后果是可怕的，在冰天雪地的严寒中，伴随着恐怖的惨叫声，一道火海包围了幽州城，把无数的士卒送入了地狱，英勇的工程队全军覆没。
原以为幽州指日可破的李靖被惊呆了，无可奈何之下他只好重新集结部队，猛攻大南门。因为李世民的命令下的突然，二李从接到命令到兵至幽州前后不过用了七天的时间。要知道保证十几万大军的给养是一件很困难的事，如果是往常至少需要二十几天，甚至一个月的时间来动员准备这些。而他们这次这用了七天，后勤保障是个什么样子，可想而知。其实二李军中的粮草只能够维持七天，也就是说七天之后，他们就必须退兵了。加上前面消耗的三天，现在留给李靖和李世绩的时间只有三天半了。
如果三天半后，他们不能攻破幽州，那么他们面临的就只有一条路，准备接受皇帝的处罚。
在严厉的军法下，二李的士卒们呈现出了可怕的战斗力，在抛石车和弓箭手的掩护下，他们举着云梯不要命地向大南门冲去。在这种拼死的猛攻下，幽州守军开始大量伤亡，大南门守军很快便损失过半，许多士卒已经爬上城墙，与守军肉搏，形势十分危急。
就在大南门即将不保的时候，李艺带着他麾下的猛将锐卒赶了过来。浴血奋战后终于将爬上城头的军卒消灭殆尽。
午饭刚过，李靖军便再次发起了攻击。幽州守军尝到了放火的甜头，不住地往正在爬墙的人群里倒桐油扔火把。因为是冬天，士卒们都穿着棉衣，棉衣加桐油点着以后别说是就地打滚，就是拿水浇，一时半会也是很难熄灭的。
于是壮丽的一幕出现了，在北风呼啸中，无数的火人惨叫着从云梯上跌下来，有的还能在地上打滚，有的则一动不动地燃烧着。
在熊熊的烈火之中，李靖军的攻势被遏制了，尸体堆满幽州南城下，却始终未能前进一步，直至黄昏。
至此，战斗已经进行了一天，李靖军伤亡惨重，却只换来了几块城砖。
然而战斗并没有结束。因为李靖下令，饱餐以后准备夜战。
在李靖李世绩等高级将领的严令下，无数士卒举着火把，开始了夜间的进攻。几次拼死进攻后，士卒们终于发现，他们确实在逐渐逼近胜利——用一种最为残酷的方法：攻击无果，伤亡很大，尸体越来越多，越来越厚，如果他们全都死光，是可以踩着尸体爬上去的。
李艺带着薛万彻等武将们，站在城头看着城下拼死进攻的士卒们心里也很慌，他想不到李靖会用这种玩命的打法。再这样下去他也不知道是否还能坚持下去。
已经是半夜子时了，李靖军依然打着火把，不要命地冲锋。城头的守军也不疲惫不堪了，李艺吩咐身边的传令官去传自己的命令，掉预备队上来换防。
就在这时候西城守将中的振威将军王利源披头散发、满面血污地狂奔而至。他在距离李艺七八步远的地方停了下来，定了定心神，喘了一口粗气，，颤着声音说道：“大王，西城含毯门失守了。”
李艺只觉双耳“嗡”地一阵鸣响，再也听不清楚王利源后面的话了，只是像被人当头猛地打了一棒，有些呆滞地扭过头来盯着王利源，声音颤颤地问：“你你说什么？西西城失守了？”
王利源垂下了眼不敢正视他，点了点头。
“啪！”李艺一甩手就给了他重重一记耳光，打得的王利源嘴角立刻沁出了几缕鲜血！
“去！快去给我堵住！”李艺发疯似的大叫起来，“带人把他们打出城去！”
就在幽州南城大南门遭到李靖军拼死攻击的同时，城西的含毯门却是一片难得的静谧。
由于幽州西城外地势平坦宽阔，不利于敌军隐蔽和突袭，且其城墙又坚固异常，所以李艺并未在此投入主力部队进行防守，而是让王利源率了两千人军驻守在这里。
三四天来南城每天杀声震天，而这里却一直都是一片平静。所以王利源并没有在意夜晚这里会出状况。
今天入夜以后西城外，含毯门下的空旷野地上奔来了数千名白衣士卒，少数人骑着战马，大多数人是徒步而行，一个个拖拖拉拉慢慢吞吞。
“一群废物，连云梯都没有怎么攻城。怎么让我斩敌立功呢？”王利源得到士卒的报告以后探头出去望了望，嘴里叫骂道。
正在王利源怨天怨地的时候，他的副手道：“将军，要不要用弩箭把他们射回去？”
王利源毫不在意地瞥了城池下那些动作笨拙的士兵一眼，冷冷地说道：“传令下去，不用管他们。”
于是，在王利源的指令之下，城头的守军就眼睁睁看着那支军队直奔到了西城的城墙根下。
这时，那些笨拙的士兵突然很有秩序地分别在含毯门的城门下开始进进出出。不一会含毯门也燃起了熊熊大火。
这时候王利源才反应过来，连忙带人冲下城头。不过为时已晚，没等他们冲下去，含毯门已经被烧毁，大队士卒已经开始纷拥而入。
冲锋在前的正是柴绍的儿子柴哲威，手中大刀一口气劈将下来，竟似砍瓜削菜一般接连放倒了十几个幽州士卒！
王利源眼见大势已去，便冲杀了一阵以后带人杀了条血路出来，去向李艺报信去了。