開封城有宮城、裡城和外城，形成了古時的縱深防禦。外城周長五十宋里一百六十五步，按現代的考古測量，東牆長七千六百六十米，南牆長六千九百九十米，西牆長七千五百九十米，北牆長六千九百四十米，略呈菱形。城牆底部厚五宋丈九宋尺，高四宋丈，城外的護龍河闊十多宋丈。唯有東西南北四座正門設兩重直門，供御路通行，其餘偏門都按邊城的甕城門規範修建，裡外三門，門道彎曲，若干水門也都設有鐵閘門。城上每百步設馬面戰棚，密置女牆，除城上的通道外，城牆裡還有一條內環路，便於運兵。從古代的軍事學的觀點看，只要兵力和糧草充足，無疑是個易守難攻的龐大軍事堡壘。
十一月二十五日，金朝東路軍仍然由初攻開封時任前鋒的完顏兀朮和完顏奔睹，率三千騎，抵達開封城下，完顏斡離不率大軍繼至，屯兵城東北的劉家寺。閏十一月二日，完顏粘罕也親率西路軍到達，屯兵在城南玉津園南邊的青城，離城約五宋里。完顏斡離不為搶頭功，不等西路軍到，在十一月二十七日就開始攻擊城東最南端的通津門，卻被宋兵殺退。
兩支金軍，由於戰鬥的損耗，如今只剩下十萬多兵員。其中半數以上竟是漢人，包括所謂「漢兒」和「南人」，漢兒是指原遼朝統治區的漢人，南人是金軍攻宋後沿途俘虜的壯丁，他們都被強行剃去頂髮，腦後留辮。此外還有契丹人、奚人、渤海人等雜牌軍，而女真精兵只有三萬多人。聰明的女真將領指派漢人步兵，加上開封城附近強抓來的漢人，從事搬運糧草，安裝炮架，修築寨柵等勞作，而女真兵卻養精蓄銳。
閏十一月三日，金朝元帥府六名成員，由一千騎護衛，冒雪繞開封城一周，察看地形。完顏穀神首先說：「偌大一座城池，豈能如太原另築長圍，圍個水洩不通。」完顏粘罕笑著說：「不待長圍完工，冬去春來，自家們便須回雲中府白水泊避暑去。」起兵東北的女真人極不耐南方的暑熱天氣，從來認為夏季不是用兵的季節。完顏斡離不指著城牆說：「東京城有臥牛之勢，西北高而東南低，西北城壁堅厚。」完顏粘罕說：「如此大城，豈可四壁同時用兵，可命賽里統本部人馬，立寨專守西壁，不得透漏南人。你亦命一萬夫長，守它北壁。」完顏賽里漢名宗賢，人稱蓋天大王，也是金朝皇族，如今任西路軍的一名萬夫長。完顏斡離不說：「我命蒙適（音kuo擴）守北壁。」完顏蒙適是東路軍的一名萬夫長。
他們來到青城西路軍大寨用午飯。由女真兵端來兩大木盆粟米飯和粥，一大木盆油煎塗蜜炊餅，六人各一小木盆芥末醋拌帶血的半生豬羊肉，一木碗豬羊血和內臟羹，其中撒上了生韭菜，六個人各一把木勺，便開始進食。這是女真人常用的美食，作為契丹人的耶律余睹雖然不喜歡，但在這種場合，也只能入鄉隨俗。
完顏粘罕忽然心有所思，他不等吃完飯，就下令說：「傳太史官見我。」不一會兒，三名前遼朝太史官蕭如忒、耶律孛萌和耶律未極母進來。他們雖是契丹人，現在卻對元帥們行女真禮，跪左膝，蹲右膝，連著拱手搖肘三次，完顏粘罕說：「你們夜觀天象，占驗羊骨，這回攻城，怎生的？」三人說：「回稟國相，二十一日午時，必定破城。」六名元帥府成員一時興高采烈，哈哈大笑。
完顏粘罕命三名太史官退下，轉身對完顏穀神說：「穀神，你是珊蠻，何不詛咒南朝底趙皇一番？」女真語「珊蠻」就是巫師。在金太祖起兵反遼前，完顏穀神原來是女真族中著名的珊蠻。完顏穀神吩咐說：「將我底物事取來。」一名兵士拿來了一根木杖，其上捆一把殺豬尖刀。完顏穀神脫去頭上的貂帽，露出光頭和長辮，同眾人走到外面空地上，臉朝北方，用女真語哀惋淒切地歌唱，歌詞說：「取你一角指天、一角指地底牛，另有無名底馬，前看有花面，後看有白尾，橫看有左右翼。」然後用杖頭的尖刀劃著雪地。按女真人的習俗，只要某人經過這種詛咒，必定家破人亡。
用現代軍事術語說，對這個龐大的城市，金軍顯然無力全面進攻，只能將重兵集中在東、南兩面，實施重點進攻。圍繞著開封城四周，金軍修建了連珠寨，派游騎來回巡綽，企圖嚴密圍閉封鎖，斷絕開封與外界的聯絡。然而在事實上，十萬金兵也顯然無力將這座城市圍個水洩不通。城中仍不斷派人縋城而出，下達詔令，請求援兵，固然也有被金軍捕獲的，但也有相當比例還是逃出了敵人的封鎖。
開封城中籠罩著一片驚恐的氣氛。當年正月，完顏斡離不初次兵臨城下，只有六萬兵力，而宋軍最後集結了二十多萬。此後兩次救援太原，第一次動用兵力十七萬，第二次動用兵力二十二萬。在精銳的陝西軍力損失之餘，加上從京師不斷調發軍隊去河北與河東，所剩的兵力就比較單薄。種師道臨死前，曾下令南道總管司招集十四萬八千人，陝西制置司招集十二萬人。然而在他死後，唐恪和耿南仲認為和議可以成功，在京城屯駐幾十萬人，財力不支，他們通過管軍政的同知樞密院事聶昌，撤銷種師道的命令。於是京城總計只剩下七萬兵力，其中還包括京東路和京西路的弓手。在宋廷倉促下令勤王後，只有南道總管張叔夜臨時率兵一萬三千人，衝破金軍的阻截，抵達東京，加上臨時徵調的開封附近保甲，在市井招兵，最後拼湊了十七萬人。按照宋制，弓手是各縣的武裝警察，而保甲則是民兵，都不算正規軍。
宋欽宗臨時設置了守禦司，任命文臣、新任同知樞密院事孫傅為守禦使，自己的表哥、殿前都指揮使王宗濋為守禦副使，在外城四壁各設一文一武兩名提舉官，按照宋朝重文輕武的慣例，文官的地位總是武官之上，實行以文制武。孫傅等部署兵力，在外城四壁最後各設三萬守兵，另外將殿前司各種番號的禁兵一萬人，臨時組成前、後、左、中、右五軍，作為機動增援兵力，前軍屯駐城西正門順天門，後軍屯駐城北正門景陽門，右軍屯駐在城東正門朝陽門附近的道教上清宮，左軍和中軍屯駐在城南正門南薰門以東的五嶽觀。
嚴冬雪夜，宋欽宗仍然在崇政殿裡閱讀奏章。為節省開支，在書案上只點著一支蠟燭，暖爐裡的石炭火苗也顯得微弱無力，空曠的殿堂內，溫度已與屋外相差無幾。他身穿狐裘，在兩名內侍的陪伴下，一份又一份地認真閱讀。在眾多的奏議中，他印象最深的，是監察御史張所的上奏。
張所奏共計五條：第一條彈劾唐恪誤國，昏懦無能；第二條說王宗濋自恃驕貴，不知軍事，不恤士卒，信用妖人郭京，必定敗壞大事；第三條建議召李綱回京，委以重任；第四條舉薦正七品武功大夫、閣門宣贊舍人吳革，說他秉性忠義，諳熟兵機，提議破格用人，以吳革取代王宗濋，出任殿前都指揮使、兼守禦副使；第五條強調絕不能放棄河北與河東，應當下詔收回割地的命令，號召兩河民眾組織義兵，抵抗金兵，南下勤王。
宋欽宗反覆閱讀這份言簡意賅、不到一千字的奏議，沉吟多時。他即位後，首先就安排自己的表兄出任殿帥，多虧王宗濋掌握國都的禁衛，對自己忠心耿耿，有效地防止了父親和鄆王的分庭抗禮。王宗濋任殿帥已近一年，他對表兄也愈益信賴。昨天王宗濋舉薦殿前司拱聖馬軍副都頭郭京，說：「此人能施六甲法，只須招募神兵七千七百七十七人，便可斬金虜國相與二太子。」唐恪當即說：「妖人妄誕，如何可信！」孫傅卻說：「城中有道士丘，擅長扶乩，甚為靈驗，遠近聞名。臣請他作法，便在沙箕寫下『郭京楊適劉無忌，盡在東南臥白雲』。如今郭京正應此讖，另須尋訪楊適與劉無忌二人。」兩人當著皇帝的面爭辯起來。宋欽宗對這件事雖然將信將疑，但他決不願因此而罷免王宗濋。
宋欽宗最後還是寫了簡單的御筆：「唐恪罷少宰。改太宰、少宰復為左、右僕射，何栗為右僕射、中書侍郎。李綱復資政殿大學士、領開封府事，速回京師。」將太宰和少宰改名以後，何栗的新官就是右相。他前些時候，因反對割讓兩河，而退出政府，領開封府尹。宋欽宗又在張所奏議後給新任右相何栗寫上御批：「吳革可量才錄用，張所為提領兩河民兵，何栗為都大總領兩河民兵，可依所奏措置兩河。付何栗。」他在兩份御筆後畫上御押。「押」是當時盛行的簽名方式，各人用一個特殊的記號，宋欽宗的御押是畫「 」。一個宦官作為內符寶郎，取過「皇帝行寶」的玉璽蓋印，當時皇帝御璽共計九個，分別按不同的情況而用印。宋欽宗命令宦官將前一份御筆送學士院，由翰林學士連夜起草唐恪的罷相制詞和何栗的拜相制詞，後一份御筆直接送給何栗。他又囑咐宦官說：「李綱貶官南方，路途遙遠，須命十人分道傳旨，命他急速回開封，不得片刻滯留。」他擔心傳旨的人少，路上都被金軍截獲。
宋欽宗到此已感精疲力盡，他起身回坤寧殿。寒冷的坤寧殿裡仍然點著一支蠟燭，朱後和兩名尚寢宮人方芳香、陳文婉還在燭光下為守城將士縫製擁項。擁項就是圍脖，外裹黃綢，裡絮絲綿。三人見到皇帝回來，連忙起身接駕。宋欽宗看到皇后也拈針引線，心中頓時有一種酸楚感，但又不願在宮人面前流露。待兩人進入