東線的突厥軍隊在虎谷關束手無策，但西線卻戰事激烈，突厥大軍在攻陷了紫河長城後，便一路南下，第二天便殺到了善陽縣。
善陽縣是隋軍嚴密防守的並北第一重鎮，縣城內儲藏了大量的糧食兵甲等物資，並有三萬大軍駐防。
縣城修建在一座高坡之上，城池高大堅固，易守難攻。
善陽縣是隋軍的第二道防線，之所以叫做防線，是因為善陽縣正好位於南北通道的必經之路上，突厥騎兵可以不理睬這座城池繼續南下，但他們的後勤補給線卻會被善陽縣的守軍截斷。
突厥大軍一路南下都沒有發現普通居民，處羅可汗便意識到，隋軍已經將所有民眾都遷徙走，這便意味著他們無法通過劫掠獲得糧食補給。
那麼攻下善陽縣，奪取城中糧食物資並保證補給線路的安全，便成為突厥大軍繞不過去的一道坎。
……
天色漸漸亮了，當陽光透過重雲，將萬丈金光投射在善陽城頭時，示警的鐘聲在善陽城頭『當！當！』的敲響了，三萬隋軍將士奔上城頭，手執弓箭和硬弩，嚴陣以待。
城外，鋪天蓋地的突厥、鐵勒聯軍已經浩浩蕩蕩開來了，他們分成四個大方陣，從四個方向向善陽城湧來，號角吹響，鼓聲如雷，步兵、騎兵、駱駝兵，二十餘萬大軍儼如波浪起伏，漸漸地停下了腳步，距離城池約有五里。
突厥士兵頭上戴著雙層皮盔，身著皮甲，腳上穿著一雙結實的長皮靴，他們的武器是戰刀和長矛，也有大量的弓箭。
儘管突厥人曾是柔然的鍛奴，善於打造各種兵器，但自從突厥奪取草原後，生鐵的嚴重缺乏，使他們不得不將各種廢舊的兵器熔化後重新打造，這反而影響了兵器的質量，使突厥人的武器大大不如從前。
所以這次大軍南下，奪取中原王朝的生鐵和兵器也是處羅可汗的戰爭目的之一。
突厥大軍顯然對攻城戰沒有太多準備。
二十餘萬大軍竟只有數百架攻城梯，沒有雲梯，沒有投石機，沒有巢車，也沒有攻城槌，他們就彷彿是來自草原的蠻族，手中只有最原始的武器。
突厥軍顯然也意識到了急迫的攻城問題，數百架樓梯不足以攻下善陽城，處羅可汗立刻派出數百人去砍伐了一棵生長千年的大樹，他們需要這棵粗壯的樹榦來撞開善陽城的城門。
處羅可汗冷冷地望著遠處的城池，城頭上旌旗密布，站滿了密密麻麻的隋軍士兵，在他們身後，是近百架巨大的投石機，高高地矗立在城牆之上，處羅可汗曾參與過攻打雁門城的戰役，深知投石機的威力。
當年正是十幾架投石機給突厥大軍帶來了重大損失，攻城一個月也沒有俘虜隋朝皇帝楊廣，一直打到大量楊廣的援軍出現，突厥大軍才最終被迫撤回了草原。
可惜他沒有料到隋軍會進行了近半年的戰爭準備，更沒有想到隋軍會把並北三郡的民眾全部遷走，打亂了他的計畫，使突厥軍隊不得不放棄優勢騎兵，進行自己薄弱的攻城戰。
而且從草原南下，他們無法攜帶大量攻城武器，更沒有怪獸般的攻城槌，諸多不利因素使處羅可汗心中充滿了憂慮。
「可汗，撞城木已經準備好了！」一名萬夫長飛奔來報道。
處羅可汗回頭望去，只見數百匹戰馬拖來了一根龐大的樹榦，長足有七丈，直徑六尺，需要數百人才能抱動這根巨型撞城木。
儘管處羅可汗心中尚對隋軍的投石機心存疑慮，但他也想看一看，隋軍的投石機究竟有多大的威力，他更想知道隋軍的防禦有多強大。
「命第三軍發動進攻！」
第三軍也就是思結部落的軍隊，處羅可汗既想看投石機威力，但又不想讓自己的突厥直屬軍隊遭受慘重損失，這場打頭陣的任務鐵勒軍隊就義不容辭了。
「咚！咚！」進攻的鼓聲敲響了，位於北城外的思結軍隊發動了第一輪攻勢，一萬思結軍隊如潮水般地擁來，他們抬著上百架攻城梯，揮舞著戰刀和長矛，吶喊著向城門飛奔而至，箭如密雨，幾百步外便向城頭射擊了，卻沒有任何效果，倒是誤傷了不少自己人。
在潮水般的軍隊後面，一根碩大無比的撞城木，在千餘大漢的搬運下緩緩向城門運來。
對於隋軍而言，他們分不清突厥人和鐵勒人的區別，在他們眼中都是突厥軍，確實也是如此，雖然攻城者是鐵勒思結族人，但他們依舊打著突厥軍的旗號，本質上他們依舊是突厥軍。
城頭上，隋軍十架投石機開始吱吱嘎嘎地拉開了，由於是從上向下攻擊，隋軍工匠便調整的臂距，又設置了一根巧妙的借力槓桿，使這種巨投石機不再需要二百人挽動，只須五十人便可發動。
磨盤大的石塊放進了投擲兜袋中，大將尉遲恭一聲令下，五十部投石機同時發射，五十塊巨石被高高拋起，在空中翻滾，划出一條弧線，猛地向密集的人群中砸去。
「轟！」地一聲巨響，慘叫聲四起，幾名突厥士兵避之不及，被一塊巨石砸成肉餅，巨大的慣性使石塊在人群中翻滾，迅猛異常，一連滾出二十幾步，突厥士兵拚命向兩邊躲閃，但還是五六十人死在巨石的衝撞下，更有上百人受傷，骨斷筋折，哀嚎聲響成一片。
緊接著第二輪、第三輪、第四輪投石機射出，伴隨著隋軍弓弩，城頭上箭如密雨，城下死傷慘重，每一塊巨石砸下，都會帶來上百人的死傷，它簡直就是一部屠殺人的機器，給思結軍隊帶來了滅頂之災。
張鉉將並北三郡劃分為三個戰區，雁門戰區、馬邑戰區和婁煩戰區，分別由大將尉遲恭、李靖、裴行儼率領，由他本人總管協調。
善陽戰區原本是李靖負責，但考慮到李靖更擅長奇兵作戰，而尉遲恭擅長守城，張鉉考慮再三，最終在一個月前將他們二人負責的戰區互換，馬邑戰區便改由尉遲恭負責。
由於有了充分的戰備，隋軍在善陽縣城上安裝了天下最先進投石機，給進攻的突厥軍隊造成了巨大的殺傷，戰場上已是屍橫累累，到處是被砸扁的身軀，被砸碎的人頭，血流成河，將砸下的大石都染成了紅色。
這時，撞城木已經上了山坡，一步一步向城門而去。
由於韓千回等人及時點燃了烽火，使尉遲恭提前得到了紫河長城失守的消息，在防禦部署上掌握了先機。
在馬邑郡出產一種黑色石脂，也就是後世的石油，不過馬邑郡出產的石脂雜質太多，也太過於粘稠，不適合軍用，而是用作膏車，也就是車軸潤滑劑，同時也能用來製作火把。
但通過從各地搜集的石脂對比，隋軍發現在延安郡膚施縣出產石脂雜質較少，油質清亮，燃燒性較強，當地叫做『高奴油』。
隋軍便用五百套兵甲從宋金剛手中換取了五千桶高奴油，儲藏在善陽縣中。
就在今天凌晨，尉遲恭派人在土坡上挖了十條淺溝，灌了五百桶高奴油，用一層薄土掩蓋。
這時，尉遲恭見敵軍的撞城木已經上了斜坡，當即令道：「準備火攻！」
隋軍隨即調來了五架中型投石機，安上了五個火布干球，五名士兵用把火點燃了油浸布球，隨著投手一聲大喊，五團熊熊燃燒的大火球向二百步外的撞城木投去。
火團砸進了人群中，點燃了地上的石脂，頓時形成一片火海，無數人被大火點燃，成為火人，他們張開臂膀，哀嚎著四處奔逃，沒跑出幾步，一頭栽倒在地上，大火將他們燒得蜷縮了起來。
隋軍的火攻給撞城木造成了致命的打擊，隨著大火燃燒擴散，巨大的撞城木也被點燃了，大量抬運的士兵逃跑，撞城木轟然落地，被熊熊的大火吞沒了。