到了黄昏时分，胡沙虎眼见蒙古大军就要把土包堆到城墙上了，胡沙虎大喊道，快射！射死这些蒙古人，他们如果攻上来，我们全部都会被杀死的。

胡沙虎喊完后，悄悄往后撤，在特末也派来的一百名骑兵的掩护下，经过秘道撤到了城外，然后向南逃去。

哈萨尔见土包已经堆到城墙上了，就对术赤说，可以率领你的一万骑兵冲上城了。

于是术赤拔出佩刀，命令他的所部骑兵，给我冲！

一万蒙古骑兵赶紧上马往城墙上冲。

术赤也跟着冲上城。

紧接着哈萨尔、木华黎率领六万步兵，带都剌沙合尔刚率领三万步兵，先后也攻上城墙。

守城士兵见主帅都不见了，也是军心大乱，纷纷丢盔弃甲的逃跑。

战斗结束后，大同府城墙上已是血流成河，经打扫战场，清点伤亡，十万金兵留下两万多具尸体，加上之前被蒙古骑兵射死的，估计约有三万金兵战死，有两万多金兵投降，还有四万多金兵逃的不知去向。但蒙古大军也有一万多后勤步兵和几千攻城步兵战死。

哈萨尔把投降士兵全部编入蒙古步兵，汉人籍的编入攻城步兵，契丹籍的编入后勤步兵。

军队重编后，哈萨尔命令全军一边休整，一边布防，准备抵御前来增援西京大同府的金兵。

而完颜九斤率领二十万人马才行至宣德府，就收到西京大同府破城的军情，同时又收到攻破大同府的只是蒙古大军一支偏师、而成吉思汗准备率主力从北方进攻金国中都的军情，于是停止前进，派快马回中都请旨。完颜永济也收到了这两条重大军情，只得命令完颜九斤就地休整练兵。