九月十日，庭州前线，乌马尔见炮兵已到位，开始集中兵力攻打庭州城的西门和南门。
庭州城厚达三丈，皮糙肉厚，乌马尔军使用的又是实心炮弹，虽然也能震慑城头守军，却始终无法轰塌城墙或轰开城门。
乌马尔让骑兵下马，在炮兵的掩护下强行登城，付出巨大代价后才攻入外城。
九月十二日，乌马尔军把十门大炮调入外城，正要移到城头，轰击明军据守的中城，不料中城居然像变戏法一样，迅速杀出三千明军骑兵。
这些明军杀死搬运大炮的帖木儿士兵，往大炮里塞上火药、石头，再扔上一个火把，轻轻松松就把这十门大炮给报废了，气得乌马儿肝疼，把那个说守城明军没有骑兵的探子给噶了脑袋。
又过了两天，乌马尔军所携带的干粮已经用尽，却始终未能攻破明军据守的中城。
乌马尔让人在外城大肆抄掠一番，结果又得罪了许多在大明和帖木儿汗国之间摇摆不定的蒙古人。明军自进入庭州以来，可从没干过破门入户，打家劫舍的事情来。
越来越多的蒙古人对帖木儿大军表示敌意，那回鹘人对帖木儿大军的敌意更不在话下。
到了晚上，帖木儿大军总是会发生些奇奇怪怪的事情，不是营帐起火，就是战马被盗。
乌马儿眼见无法在庭州立足，只好派人通知阿巴沙，一起向西撤退。
九月十五日，乌马尔带兵向西且战且退，与皮埃尔会合。当然这也是蒙古人惯用的佯败战术。
第一次上阵杀敌的魏国公徐允恭因为被前面的胜利冲昏了头脑，以为帖木儿大军也不过如此，派出刚刚从山西驰援来的晋王府骑兵和城内胡骑联合出城追击，结果中了埋伏。
这一次，乌马尔成功伏击了尾随追击的明军骑兵，歼其两千，算是稍稍挽回了一点颜面。
但是，他又收到一个坏消息：后方沙哈鲁大营被明军攻破了。
乌马尔震惊无比。
此时他手中虽然还有四万人马，二十门大炮，但眼里充满了迷茫，领兵东征以来第一次不知道应该是战还是退。
也许帖木儿和大明争雄，犯了一个战略性错误。二虎相争，必有一伤。
也许他不该轻视大明，种地的并不比放羊的好欺负。
他现在有点想念在钦察草原追击金帐汗国大汗脱脱迷失到处跑的光荣岁月了……
原来，在乌马尔对庭州发动攻击后，辽王也于当晚开始调兵遣将，准备突袭帖木儿军的后方。
他的想法是，你打你的，我打我的。不管你乌马尔如何耍灯笼，我一定要把你的后方搞得鸡犬不宁，甚至是鸡犬不留。
半夜时分，盛宣、宋瑛已经各派一个步兵营冒着严寒，爬冰卧雪潜伏到乌鲁木齐河对岸。
明军利用战车事先满载的土石迅速填平汉轮台古城对面的乌鲁木齐河沟。
次日拂晓，戚祥指挥山炮连突然开火，重达十余斤的开花炮弹以雷霆万钧之势落在对方城墙上，轻而易举地轰塌了沙哈鲁刚刚筑好的三座土城。
这是辽王事先约定好的总攻信号。
在明军大炮强有力的打击下，沙哈鲁手下不少守城的士兵没来及逃跑，已经被塌下来的土坯给活埋了。
不到半个时辰，事先集结在乌拉泊以北的明军全部跨过已经被填平的乌鲁木齐河。
明军过河之后，立即兵分三路，对沙哈鲁军展开泰山压顶般的攻击。
朱大能带领骑兵第一团、骑兵第二团、步兵第二团和一个迫击炮连在左，薛?带领骑兵第三团、骑兵第四团、步兵第三团和一个迫击炮连在右，辽王亲自带领背嵬军、步兵第四团和警卫队在中。
整个乌鲁木齐河东岸，辽王只留下曹楚材和戚祥指挥两个车兵营、一个骑兵营、一个山炮连，坚守迪化城。