林丹汗到达大同镇外之后，首先让一部分大军在离城十里之外出布置营寨，率领主力大军在大同镇外环兵列阵，放回被俘的明军斥候，向明军守将渠家帧劝降，向明军示威。
  当然了，林丹汗不会天真的以为明军大同总兵渠家帧会真的投降，要是那样的话，明朝早就被蒙古灭了好几回了，或者后金的皇太极早就攻入山海关，入主北京城了，林丹汗此举的主要目的就是向明朝宣示察哈尔部的力量。
  渠家帧在接到林丹汗犯边的消息后，立即加强守备力量，等到林丹汗大军达到后，大同总兵渠家帧已经率领大同镇兵马严阵以待。对于林丹汗放回的明军斥候，渠家帧以城破兵败为由，据不收纳放回的明军斥候。
  渠家帧此举也是不得已为之，因为自从后金起兵以来，后金军队多次装扮成溃败的明军士卒，以诈开城门，然后里应外合，一举夺城。对此，身为大同总兵的渠家帧不得不防，要是林丹汗用这一招夺取大同，渠家帧可付不起丟城失地的责任。
  林丹汗见到大同城墙上士卒林立、守备严密、对败兵闭而不纳而林丹汗和渠家帧也交过手，深知此人不好对付，于是林丹汗决定今天休息一晚之后，明天在攻击大同城，同时，林丹汗也决定，如果强攻大同不下，就转兵他处攻击其他地方。
  在崇祯五年十月二十一日，林丹汗举大兵全力攻击大同镇。首先察哈尔部的步兵在明军火炮的射程外集结列阵，然后一个背负沙土包、手持圆盾蒙古万人队齐声唱和，先是缓步前进，当进入明军火炮的射程后就疾步前进，迎着明军的炮火冲到护城壕后，将沙包丢入护城壕中，企图填平护城壕。
  当蒙古军队付出不小的伤亡之后，终于将护城壕填平。当填平护城壕后，另一个背骨沙包、手持圆盾的蒙古万人队替换上一个体力耗尽、伤亡惨重的万人对、迎着明军的炮火、铅弹和飞蝗般的箭雨，拼着命的冲到城墙之下，将一袋袋沙包堆积起来，企图旧计重施，堆积一个成由城下直通城墙之上的缓坡。
  如果让察哈尔部军队得逞，那凶悍的蒙古骑兵以及步兵就可以沿着这道缓坡直冲到城墙之上，到时候丢城失地就不可避免。渠家帧与蒙古军队打了长时间的交到，知道蒙古军队的套路，于是渠家帧丝毫没有慌张的样子，气定神闲的指挥城墙上的明军倾倒早已安放在城墙上的数十口盛满沸油的大锅。
  城上的明军显然训练有素，渠家帧一声令下，在把总的指挥之下，几名穿戴防护用具的明军士卒合力将一锅沸油倾倒下去，然后迅速退开，然后下一组抬着沸油顶替下来，明军有如走马灯一样轮番而上。
  城墙之下那些躲闪不及的蒙古士卒的下场可想而知，顿时一股令人作呕的一股肉香味传遍了战场。那些侥幸躲过一劫的蒙古士卒，吓得魂飞魄散，只恨得自己少生两条腿，连滚带爬的跑回蒙古军阵。
  此刻在城墙上的明军士兵，在哨长的指挥下，向大片滚油浸泡过的地方，射出一支支火箭。顿时就燃起了一片火海，阻挡了蒙古士卒进攻的路线。大火的燃起，是空气中的肉香味立刻变成了焦臭味，这下，无论是明军还是蒙古士卒，都忍不住呕吐了出来。
  林丹汗见到这种场景，脸阴沉的可怕，当下发布命令，再次整军备战。林丹汗明白，堆土山的战法对大同城可能是无效了，所以只能使用云梯、冲车等传统的攻城方法对付守备大同的明军了。
  但是蒙古军队手头制作攻城器具的材料很短缺，于是只能制作一些比较简陋的攻城器具，而大同城城高池深，即使蒙古士卒填平了护城壕，但是面对城池高大的大同城，林丹汗深知，要想夺取此城，蒙古大军非得付出相当的代价不可。
  但是林丹汗此刻没有其他的选择，要知道蒙古各部地处草原大漠，生活条件比较艰苦，铁器、粮食、茶叶、盐等必需品都需要大明接济，现在加上北方严重的干旱，致使蒙古各部损失严重，要不是明朝的接济，蒙古各部损失会更加严重。
  但是有句老话，叫做人心不足蛇吞象，林丹汗不满足于明朝接济的物资，他要扩充军队，要重现当初黄金家族的荣光，所以林丹汗决定向明朝索要更多的粮草物资；在加上不断有一些小的蒙古部落背弃林丹汗转而投入明朝的怀抱，使得林丹汗很是怨恨明朝，于是林丹汗决定，向南劫掠明朝的物资，并迫使明朝增加对察哈尔部的粮草物资支援。
  为了劫掠更多的物资，于是大同这样的大城就成了林丹汗不二的目标，虽然损失比较大，但是向大同这样的城镇，因为商业发达、富户众多，只要打下大同，蒙古就可以掳掠大量的粮食、物资，所以林丹汗才决定要攻打大同。
  而此刻参与此次劫掠行动的蒙古各部，不管愿不愿意、或者是忠于林丹汗还是比较倾向于明朝，都积极的参与到攻打大同的军事行动中。究其原因很简单，一是因为林丹汗的势力很是强劲，要是忤逆与林丹汗，其下场可是比较可悲的，所以为了自己的身家性命、自己的部落子民，都必须积极的参与到这次的军事行动，但是一旦分兵以后，那情形就可以自己掌握了。
  还有就是，面对破成之后自由抢掠这种对蒙古各部首领致命的诱惑，要知道因为蒙古各部生活艰难，即使有明朝的援助，但只这种援助是要付出一定代价的，而劫掠是无本的买卖，所以这种诱惑是蒙古各部首领不可拒绝的。
  所以即使面对先前的一些小挫折，单思面对破成后的诱惑，蒙古大军的士气还是比较高昂的，等到大火熄灭后，十余万蒙古大军开始挥师攻城，无数的蒙古士卒使用简陋的攻城器具，拿着圆盾，有如蝗虫一般朝大同城蜂拥而至。
  城墙上的明军毫不示弱，利用火炮、火枪、弓箭奋力还击，但是因为边防线的迁移以及朝廷抽调部分边军用于镇压西北地区的叛乱，所以大同城内的兵力由是十三万余员减少到现在只有五万余员。
  但是大同毕竟经长时间是边防重镇，再加上历届朝廷的修筑，所以武器弹药以及粮草物资的存储量是极其客观的。所以守军劲可以大胆的消耗各类的火yao、炮弹、箭矢、以及滚木雷石，这才阻挡住蒙古大军如潮水般的攻势。
  明军与蒙军双方从早晨打到傍晚，依然在大同城厮杀了一个白天了。大同城下蒙古察哈尔部的可谓是死伤惨重，大同城下堆满了蒙古士卒，而大同城头上的明军同样也也是伏尸处处。
  察哈尔林丹汗看到天色已晚，而大同城坚如磐石，自己的士卒伤亡惨重，只能含恨退兵，以图明天再战。林丹汗回到大营以后，立即召开了军事会议，在林丹汗的中军帐内，林丹汗阴沉着脸，而中军帐内的各部将领的脸色也是很难看。
  一天的攻击，令各部兵马损失惨重，一些原本就不愿意出兵攻击明朝的台吉、将领，但是迫于林丹汗的威名以及随意掠夺物资的诱惑，才勉强出兵，现在城池没有攻破，反而损失惨重，这令这些台吉、将领心中更是不忿。
  林丹汗在军事会议上，林丹汗虽然脸色很是难看，但是却没有当场发飙，而是平心静气的和各部的台吉、将领讨论明天攻城的事宜，之后林丹汗还发表了一个长篇演说，大意就是眼下咱们察哈尔蒙古攻击大同城虽然暂时遭遇到挫折，但是道路虽然有些曲折，但是前途却是十分光明的，只要各部跟随在本大汗的英明领导之下，坚强决心，加强信心，咱们一定攻破大同城，攻入中原，占领紫禁城。那时候咱们蒙古察哈尔部就可以吃香的、喝辣的，睡最美的女人，住最好的房子，所以察哈尔的勇士们，跟随本大汗跃马扬鞭直扑北京吧。
  林丹汗的这番长篇演说，归根结底就是一个意思，你们这些台吉就要以我林丹汗为中心，以我林丹汗的意志为意志，信我林丹汗者的永生。但是许多的台吉对林丹汗的这番言论赶奔就是不屑一顾的。
  林丹汗明白他手下的这帮台吉、将领所想的是什么，也明白这帐中的部分台吉、将领和明朝暗通款曲，但是眼下还需要这些人出力，所以林丹汗对这些人也就容忍了下来，不过等到以后，林丹汗心中冷笑道：等到以后，看我这么收拾你们。
  在第二天的攻防战中，蒙古大军如同昨天一样，林丹汗一声令下，四个万人队携带者简陋的攻城器具、受持圆盾、刀剑，缓步向前，徐徐逼近大同城。三个万人队骑着战马在后掩护。
  当蒙古大军进入明军火枪、弓箭的射程之后，城墙上的明军火炮、火枪、弓弩齐发，攻城的蒙古万人队不惧炮火，奋勇向前，负责掩护的万人队骑着战马。冒着明军的火炮，冲入弓箭的射程，然后冒着如雹的铅弹、如雨的弩箭，奋力的向城墙上射出为同伴复仇的箭矢，而城墙上的明军不是的被流失射中而摔下城墙。
  因为大同城外的壕沟等城防攻势早已在昨天的战斗中被蒙古大军摧毁，所以蒙古大军在付出一定的代价之后就推进到城墙之下。城墙上的明军看到蒙古大军已经推进到城墙之下后，立即用滚木、雷石、滚油等守城器具阻止蒙古大军要架设云梯、登上城池的企图。
  虽然大同城上的明军用火炮、火枪、弓弩、滚木、雷石、沸油等守城器具对蒙古大军奋力还击，但是毕竟蒙古大军人多势众，而整个大同镇的明军才有五万余人，守备大同城的明军只有区区三万余员。
  虽然明军占据城池，居高临下，还拥有火炮、火枪等先进的武器，但是毕竟兵力与蒙古大军相比太少了。蒙古大军使用人海战术，硬生生的架起数做云梯，蒙古大军也是悍不畏死的攀爬云梯，眼看蒙古大军就要攻上城墙了。
  果然不到一炷香的时间，就有不少的蒙古士卒爬上了大同城的北城墙，见到北城墙情势危机，大同总兵渠家帧顾不得其他了，因为渠家帧明白，要是让蒙古大军占据城墙，那大同城就危机了。
  于是渠家帧集结自己的亲信军兵，亲自率领这些亲信军兵，杀向北城墙。蒙古人天生剽悍，骑射与单打独斗的能力是普通明军士兵所不能比拟的，但是在短兵相接的时候，蒙古士卒是各自为战，而明军士卒却结成军阵，互相配合，所以双方交战的时候明军士卒却不处于下风。
  经过一番恶战，明军付出了相当的代价之后，才堪堪的将蒙古大军赶下城去，在远处观战的林丹汗看到蒙古大军好容易攻上了城头，心中一喜，以为大同城马上就要被蒙古大军攻破了，自己付出的辛劳就要得到丰厚的回报的时候，却被悍不畏死的明军赶下了城头。
  林丹汗十分的不甘心，而林丹汗看到自己的部众在明军的炮火之下丧亡惨重，于是林丹汗脸色铁青，说道：今天一定要攻破大同城，要活捉渠家帧，本大汗要活剐了他，为死去的蒙古勇士复仇。
  林丹汗的手下的台吉、将领看到林丹汗怒火中烧的样子，都知道林丹汗是动了真气，于是不得不打起精神，指挥着自己的兵马如潮水般的涌向大同城，而大同城上的明军压力也是急剧增加，险情不断。
  经过一天的激战之后，尽管蒙古士卒数次攻上大同城的城头，但是经过明军的殊死反击，始终都不能占据城头，一天的攻击又是无功而返。不过经过这天的激战之后，大同的情势却更加的危机了。
  大同总兵渠家帧现在可谓是愁云惨淡，经过这几天的激烈的战斗，大同城内的明军却死伤惨重。就算是渠家帧自己在怎么厉害，可是手中无兵也是无可奈何，所以眼下渠家帧只能想尽方法增加大同城的守备力量。
  渠家帧思来想去，实在是没有什么好的方法，他只能集结大同城内所有衙役、壮丁以及大家富户中的家丁，安排他们上城防守。不过渠家帧也知道，这些衙役、壮丁以及大家富户中的家丁没有什么战斗经验，要是让他们真刀真枪的与蒙古大军顶上，他们不添乱才怪。
  所以渠家帧只能安排他们做一些辅助累的工作，比如说维持城内治安、抬抬滚木蕾石或者抢救伤员之类的活，虽然如此，但是即便如此，城内的兵力也是显得非常薄弱，渠家帧被逼无奈，只得用了一个不是办法的办法。
  因为北方遭受持续数年的干旱，旱情在西北尤为严重。陕甘、山西因为旱情严重、政府救灾不力以及地方官员的贪婪以及催逼赋税，造成了盗匪遍地以及民变四起的情况，但是自从崇祯皇帝即位以来，这种情况得到了一些改变。
  经过朝廷的支援和陕甘、山西数省的通力合作，盗匪和各地民变的被强力镇压了下去，但是相应的，大同镇也和其他地方一样，府衙的大牢里关押了一大批的盗匪和起义的农民军士卒，至于说农民军首领级的人物当然要麽被督抚们带到省城杀了要麽被献到京城被朝廷处死。
  至于说渠家帧想到的不是办法的办法就是，将关押在死牢里的那些巨盗以及见过血、杀过人的农民军士卒放出来，以保住他们性命、把他们编入大同军镇让他们活命为条件，让他们参与到对蒙古大军的作战当中，以弥补作战力量的不足。
  当然，渠家帧的这番作为遭到了他的同僚以及幕僚的集体反对，因为如果按照渠家帧的办法来做的话，那可是与朝廷目前的政策相冲突的，如果事发被参，最轻的就是罢官、抄家；被杀头都是有可能的。
  不过渠家帧眼下也是没有办法了，他眼下只有这一个办法了，于是渠家帧说：与其全城死不如一家死，为了大同城内的百姓，只能如此了。虽然众多的同僚以及同僚极力的劝阻渠家帧，但是渠家帧还是一意孤行，施行了这一办法。
  渠家帧以及一干将领到达这个新建的专门关押起义农民军和杀人巨盗的牢营后，那些被关押的巨盗和起义军士卒早已列队完毕。渠家帧看到这些“悍匪”之后，表示：蒙古大军正在攻打大同镇，现在情况危急，现在有两条路摆在你们面前，一是加入新成立的赴死营，去和攻打大同城的蒙古大军拼命，死了的也就死了，活着的本总兵可以保证，你们将加入明军，以往的罪行可以既往不咎；至于第二条路，就是你们将继续呆在这座牢营里，直到朝廷发来处置你们的命令。