当夜，有数百支箭射进城，散发劝降书。皮尔马哈麻虽然尽力收缴，但还是有许多劝降书被城人收了起来。
第二日一早，尚炳再次下令攻城。各个塞人大部族的将士驱赶着小部族的人向前行进，若是有脚步稍慢些的挥舞着棒子殴打，后面还跟着许多人手持长矛向前。在这种情形下，小部族的人即使再不愿意，也只能向前冲锋。
城头的西虏马开始向城下扔守城器械。可他们刚扔了两轮听到从前方传来的尖啸声，抬头一看见到许多炮弹正划过抛物线的顶点向城头飞来。
许多人还没来得及躲，炮弹已经落在城头。因这次集了所有大炮发射出的炮弹很密集，他们顿时伤亡许多。
尚炳随即下令弓箭手靠近城头，向城头射箭压制敌军，侥幸躲过刚才炮击的人又接受了一轮箭雨。
不少人马起了退缩之意，不敢靠近城头，向后退去；幸好皮尔马哈麻马发现这一情形，下令督战队砍杀后退的将士，又将预备队派去与他们并肩作战，才让他们重新奋力与明军搏杀。
但在这短短的时间内，明军已经将数座云梯搭在城头，还有很多人顺着云梯攀爬到了离着城头很近的地方。被强迫攻城的小部族塞人心知退后也是死，反而向前如果能夺下撒马尔罕城可以活命，所以也奋力作战。
眼看着明军要攻城头，皮尔马哈麻不得不再次派出刚刚退下来的预备队。经过一番血腥搏杀，总算把即将登城头的明军全都打死了。
时间很快到了午时。尚炳下令所有将士撤退回来吃饭，待他们吃完饭后马又开始攻城。
但这次攻城之人发生了变化：这一次尚炳投入了从伊吾周围征召而来的东方蛮夷。因一路尚炳一直在向他们宣扬攻破撒马尔罕城后定居在秦藩的好处，再加厚赏，这些蛮夷此时也迸发出十分的干劲，猛烈攻城；城外的大炮也开始轰鸣，为他们提供掩护。
城头守兵多半因为昨晚劝降信的缘故战斗意志不强士气不高，皮尔马哈麻留下的预备队只能再次前往城头支援，一次次的同明军作战。随着情形越来越不好，皮尔马哈麻焦急之下将亲卫队都派了出去，同攻城的明军交战。同一时刻能攀爬云梯攻城的明军将士人数毕竟有限，而皮尔马哈麻手下的亲卫竭尽全力与明军交战，再加冬天天黑得早，到太阳即将落下之时竟然成功阻止了所有想登城头的明军登城。
尚炳的脸色随着城头情形的变化也是一变再变。一开始时脸露着笑容，和宋晟谈论起打下撒马尔罕城后如何治理；但连续几轮将士们都没能攻下城头后脸色变得严肃起来；最后一直到时进天黑还没能打下城池，他的脸色彻底变得不好看了。
“传孤的命令，点起火把，全军挑灯夜战，一定要打下撒马尔罕城！”尚炳大声吩咐道。
朱恒实等将领也都支持他的决定。他们好不容易将守城将士的守城器械消耗的差不多，若是现在停手，晚他们一定会搜集守城器械，功亏一篑了。
很快，在天全黑下来以前一支支火把被点亮，从城头撤下来的人被赶到一旁，新一批将士开始攀爬城头，然后又是周而复始。
皮尔马哈麻不知自己究竟应对了明军几次攻城，他根本没空看刻漏，自从天黑下来后已经完全失去了时间的概念。
他这几日一直非常紧张，夜晚也休息不好，昨晚更是一夜没睡，此时脑袋昏昏沉沉的，几乎凭借本冷指挥守城，听到哪里传来呼喊声后派出预备队和亲卫队去救援，将明军打下去后又让他们后撤休息随时准备支援其它地方。由于激烈的搏杀，预备队的人数也越来越少。
又过了许久，月亮已经升到天空的最高处，尚炳见西虏的抵抗越来越微弱，派出汉人卫所将士攻城。这一次，西虏守兵在他们攻来后全军溃败，将城头拱手让于明军。
尚炳见状大喜，马下令其它各部都从这里登城。随着登城头的明军越来越多，本来因劝降信儿有所动摇的西虏将手的兵器扔到地，双手高举用花拉子模语或蒙古话大声喊道：“我愿意投降。”
随着大多数西虏跪地投降，所有大明将士都知道了这件事：撒马尔罕城被攻破了！