胜负自此彻底失去了悬念。尽管穆罕默德增修了工程浩大的壁垒，调集了波斯、突厥兵4万，使城内的守军到达了11万人，仍然无法改变失败的命运。
蒙古军队相当狡猾，虽然他们的战斗力很强，却从不蛮干，这一次也不例外，成吉思汗耐心的给西方人上了一堂攻城战术理论课。
他首先下令将来自布哈拉等地的强征人口作为炮灰，扑上去消耗守军火力。等到对方的箭矢和石弹被大量消耗后，真正的士兵这才有条不紊的开始了攻城。
为了扭转被动的局面，撒马尔罕守军决心主动出击，他们聪明的选择了攻城部队最薄弱的一个方向，出动5000名塔吉克步骑兵配合，背靠城墙向蒙古人发起了进攻。
置之死地的塔吉克人迸发出了强大的战斗力，蒙古骑兵抵挡不住，且战且退。塔吉克人自然不愿意放过这个彻底战胜对手的机会，紧紧的咬住蒙古人不放，渐渐远离了城墙。
这个时候，大量的伏兵从四周策马而来，将这支出城的守军团团围住。
这是蒙古人惯用的战术，以佯败诱使对手远离城池，再围而歼之。这一战术在蒙古汗国与金国的战斗中屡试不爽，非常好用。
中了圈套的塔吉克人，毫无悬念地被屠杀殆尽。
塔吉克人的全军覆灭，无疑极大的动摇了城内守军的信心。不过，即便如此，成吉思汗仍然没有打算强攻，而是祭出了攻心战。
成吉思汗的攻心战，是一软一硬的组合拳。
他一边时不时释放一些囚犯进城，让他们宣传自己的宽大仁慈和对俘虏的优待；一边火力全开，用各类石炮和弩箭的往城里招呼。冰火两重天的体验，进一步瓦解了城内守军的抵抗意志。
第3天，一向认为自己与蒙古人同宗的康里人开始大量投降；
到第5天，大部分人已决定放下武器，只有少数人在躲入城中的堡垒继续同蒙古人交战，大局已定。
这个时候，蒙古人开始用强了，他们很快就搞定了负隅顽抗的那一小撮。
接下来，接下来就是蒙古人的保留节目，屠城了。那些提前投降的士兵也没能幸免。
国王默罕默德仓皇西逃，速不台、哲别等人穷追不舍，最后默罕默德病死于里海。
紧接着，蒙军在印度河流域对上了花剌子模太子札兰丁纠集的残余势力，结果没有悬念，野战天下无敌的蒙古骑兵干脆利落的解决掉札兰丁的6、7万大军。
札兰丁率领4000余名残兵纵马入河，游至对岸，逃往印度，花剌子模国就此灭亡。
