次日天還沒亮唐軍將士便起床造飯吃了個肚圓，然後行軍約兩個時辰到達黑沙城附近正好不飽不餓正是打仗的好時機。一萬唐軍由五個中層將領統領分作五府（部），以團為單位在黑沙城南面兩里地開外的地方擺開陣勢。突厥那邊也作好了準備，遠觀之就能隱約看見其騎兵盡數布置在城外兩側。雙方嚴陣以待預備再次廝殺。
杜暹觀敵布置後對部將們說：「突厥騎兵目的在於策應守軍，定不會與我軍死斗，想先吃掉他們再攻城恐不易；圍困城池兵力不足。唯有先奪取黑沙城工事，讓其騎兵無所可依，方是正道。」
幕僚提醒道：「據報鮮卑人也是用將軍現在的策略，只是面對三面壓力未能湊效。」
杜暹笑道：「鮮卑人不善攻城，我唐軍就算是馬隊也能讓突厥人見識見識。」
戰術計議定杜暹也不拖延，當即就下令準備攻城。他長得膚白體胖頗有儒雅之風，但發號施令倒是乾脆利落，與武將的作風無異，眾將皆服。
隨後杜暹又與各部將領約定好指揮信號，以鼓、號、金三種樂器搭配，節奏的不同對應不同的馬隊。雖然只能作短距離的進退信號，但好處是更加迅速及時。當然如果是比較複雜的軍令內容，就只能派人去通知部將了。
戰場上雙方對陣，但猶如黎明前的黑暗一樣，喧囂之前顯得額外安寧。陣營見有人馬來回奔走，馬嘶中夾雜著將領們的吆喝，一如平日訓練的校場，沒有血腥沒有火光。杜暹將一些細則向下面的部將交待完畢，沉默了片刻又說道：「遠襲到草原的機會並不多，期望諸位念在邊關各地百姓的血債份上珍惜戰機，奮勇殺敵！」
他沒有嘶聲竭力地慷慨陳詞，只是淡淡地說了這麼一句話，就點燃了眾將的情緒，頓時武將們嘩然，紛紛拍胸振臂要給突厥人顏色看看。
一個文官見狀趁機煽風點火：「自武周朝起，默啜可汗第一次劫掠河北等地便至死傷流離失所者九萬人口，此後西自隴右道東達河北道數千裡邊關線上多次遭受突厥騎兵蹂躪，家破人亡者以十萬計，丈夫眼睜睜看著妻女被凌辱，孝子坐視父母被屠戮，突厥人將我大唐子民視作羔羊，今番我大唐鐵騎殺出國門，眾將士豈無血性？」
吵鬧中有人吶喊殺敵報國，眾人帶著仇恨士氣高漲。杜暹拔劍喊道：「明光所到之處，消滅蠻夷與黑暗。出發！」
全軍遂向前挺進渡過五加河，杜暹以部將樊書虎勇猛，遂令他戴罪立功率部為前鋒殺至城下，為後面的攻城部隊贏得時機。
唐軍前鋒策馬徑直衝正南門，也省得突厥騎兵來誘敵了，突厥人馬依法從東西二面側擊唐軍前鋒，這時杜暹中軍鼓號齊奏，兩翼騎兵衝鋒迎戰。
城上的弩炮和拋石車也開始發射燃燒的火球火箭，一時間火光濃煙四起。騎兵衝殺到一起後刀劍齊舞鮮血飛濺。黑沙城上下再次陷入血與火的煎熬之中。
憑藉左右翼騎兵的屏障，樊書虎部飛奔至城下，來回衝鋒仰面騎射，城上的火箭也是如同火雨而下，前鋒人員死傷不大，但馬匹損失不少，連樊書虎的坐騎也中箭撲地將他摔了下來摔了個七葷八素。他剛從地上爬起來，頭盔上就叮噹幾聲，幸好箭矢沒能射穿鐵盔。樊書虎怒火中燒，拔刀揮舞了幾下可惜突厥兵在城牆上鞭長莫及，他性子一急張口一句「他娘的」拿刀在土牆上狠狠地砍了幾刀，一時沙土飛濺。
顯然騎兵在沒有攻城器械的情況下攻城很悲劇，突厥人見唐軍騎兵堵在城下，以為他們要用鐵鏟強挖牆角。真要捨得代價和時間，這種辦法也是可行的，突厥人等游牧騎兵有時候鐵了心要攻破漢人的城池也會使用這種辦法。
就在這時，樊書虎部身後又有一股唐兵上來了，那些人是棄馬組成的刀盾步兵，那股人馬以團為方陣身穿騎兵鎧甲拿著鐵盾向城池行軍，箭矢根本無法對其造成威脅，弩炮和投石車精準度完全不夠只能亂打，特別是突厥人本就不善於使用這些東西，從唐朝工匠那裡學會製作之後使用也不多，於是只能放任步軍從容向城牆下攻來。偶爾有一枚火球拋進唐軍步軍人群，渾身起火的士卒便大叫著在地上亂滾，團營之間的馬兵急忙拿著濕被上去相救，而進攻隊列一刻也不停止。
刀盾兵中間還護著一架架小車，估計是臨時組裝的和唐人常用的戰車大相徑庭，城上的突厥兵根本沒弄明白是幹嘛用的，那麼小的車顯然不是雲梯或攻城車。車的四周全是身披重甲的刀盾步軍，只有拋石車才能打到那些車，可惜拋石車射程比較遠卻打不準，呼啦啦一片火球從牆上陸續拋射下來，只有一枚瞎貓碰到死耗子正巧落到了唐軍的戰車上，但馬上就被彈飛了。原來那車頂上蒙的是硬牛皮，對利器防禦不好，對石塊火球這樣的東西卻彈性十足，剛碰到就彈飛。
此時的黑沙城下真是熱鬧非凡，空中箭矢火球飛舞，馬兵在奔走，鼓聲敲擊中鐵人似的刀盾步軍「匡匡」地像是在訓練隊列，號聲鼓聲吆喝聲殺聲響成一片，煙火在草原上寥寥升起。
黑沙城城頭上，突厥左賢王暾欲谷忍不住問李適之：「那些步軍中間的車是要做什麼？」
李適之此前觀察了很久，他也沒怎麼弄明白是幹嘛用的，攻城的話實在太小了。李適之便避而不談那玩意，說道：「這支人馬是精銳，我在邊關三城時也沒見將士有這樣好的甲胄。又看左右翼，突厥騎兵是他們的兩倍，竟然占不到半分便宜，這樣下去攻城的中路唐軍沒壓力就可以從容攻城……以黑沙城這樣的防禦工事連唐朝的一個州衙都不如，要擋住唐軍攻城顯然不易，別管那車是幹嘛用的，如果放任中路這樣下去，他們就算用鐵鏟挖也能把牆給挖一個缺口！」
暾欲谷也點頭，對小可汗托西道：「重在左右兩翼騎兵，如再無進展，咱們光靠一堵牆守城根本不可能。」
托西忽然想起來暾欲谷的孫子有突厥勇士的名聲，十分勇猛，便說道：「何不讓亓特勒帶兵沖一陣，唐軍人少，只要能衝破陣一次就有希望。」
他們商量片刻遂下令左賢王暾欲谷的孫子亓特勒率一部精騎從城北出城增援左翼。亓特勒欣然領命率本部落的精兵百騎出城，他滿懷一展雄風的激動回頭看城牆上時，卻並未發現公主阿史那卓，這種兵荒馬亂的時候她應該不會跑到城頭上去的，可亓特勒心裡還是忍不住有一些失落。
亓特勒部趕到突厥左翼東側城牆，見戰場上兩軍正來回衝殺毫無進展，突厥兵時不時發動一次猛烈衝鋒，但唐軍騎兵紋絲不動直接將他們打退，追殺上來時，城上箭矢齊下、城下突厥人馬又多唐軍也鳴金撤退。亓特勒找到在場的突厥將領道：「一會兒我們暾欲谷部落的勇士從中間衝破唐軍陣營，你們跟上撕開裂口亂其陣隊唐人必退。」突厥將領又接到了小可汗的命令，遂依亓特勒之計重新組織一次進攻。
牛角號一響，亓特勒便驍勇地策馬帶著一群如狼似虎的勇士衝到最前面，眾突厥騎兵亂叫著蜂擁而上，彎刀揮在空中閃閃發光。對面的唐軍不退反進，迎面對衝上來。兩邊戰馬以衝鋒的速度飛奔，電光火石之間就短兵相接。亓特勒迎面就有一個渾身鐵鎧的騎兵端著長長馬槊刺過來，他對這樣戰術經驗豐富，憑藉嫻熟的馬術技藝輕鬆躲過攻擊，兩匹馬靠近的一瞬間他便一刀劈了過去，「哐」地一聲巨響，眼前只看見火花飛濺一閃，亓特勒只覺得虎口發麻，跟一刀砍在石頭上沒什麼兩樣，也不知刀刃卷了沒有，亓特勒心下一怔，起先那信心滿滿的心情已消散了大半：這尼娘甲胄能硬成這樣？
與亓特勒擦身而過的騎士已不能回頭，直接向第二個衝來的突厥勇士捅了過去，突厥人身上的硬皮甲可擋不住帶著戰馬衝擊力的馬槊刺殺，長兵頓時從那突厥兵的胸口對穿，冰刃自後背露出來，血光飛濺。那馬槊太長一時拔不出來，唐軍騎士立刻放棄了馬槊，拔出橫刀衝進突厥人群拼殺。周圍的兩軍將士很快就膠著鑲嵌在一起怒吼著哐當亂砍亂刺。什麼直接洞穿唐軍陣營的預計完全沒實現，交戰瞬間就見分曉，還是那樣人馬堆一起拼殺。
亓特勒身邊的部落精兵勇猛善戰，戰況還算好，打得雙方都有傷亡不分勝負，其他地方就不容樂觀了，突厥兵拚死衝殺之下死傷慘重，有個將領用突厥語大喊道：「咱們撤了吧，撤回去城上有弩炮箭矢幫忙！」