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宇文成都随即调集三万大军上城防御，同时下令沿城墙一带的民房全部拆除，所得砖木石块用于守城防御，一座座房屋被推到，大梁被锯成数段，充作滚木，砌地基的大石也被士兵撬起，搬上城头用作礌石，被拆毁房屋的主人则默默站在一旁，没有人呼天抢地，只是收拾自己的微薄的财物。
城上，数万隋军士兵密集地站在墙头，默默注视着城外突厥大军，每个士兵眼中都流露出惊惧恐怖之色，四十万突厥大军已经全部进入雁门郡，数里外，一座座营帐拔地而起，延绵数十里，望不见边际，将雁门城团团围住。
中午时分，‘咚！咚！咚！’巨大的战鼓声敲响，低沉的号角声响彻大地，十万突厥军出战了，他们俨如潮水般涌来，手执盾牌，扛着数百架数丈高的登城梯，一个个奋勇争先，喊杀声震天。
他们用长木板架过两丈宽的护城河，充作桥梁，近十万突厥大军奔涌而至，没有试探进攻，直接就发动了猛烈的强攻。
城头上隋军箭如急雨，密集地射向突厥士兵，尽管有盾牌遮挡，但依然有大片突厥军被射倒，只是军队太密集，没有投石机，箭矢的威力不足，数百架城梯搭城头，铁钩钩住墙垛，一万余突厥先锋开始向上攀登进攻，大石和木头如冰雹铺天盖地砸下，一串串的敌军被砸中，惨叫着从空中翻滚落地，但又不断有新的敌军登城冲击。
城下，数万突厥军开始用箭反击，掩护登城，箭密集如网，向城上守军射去，城上守军开始出现伤亡，上千人被箭射中，隋军被压在女墙后，抬不起头来，只能用盾牌掩护，向两边放箭，这时，东城出现了险情，第一批突厥军冲上城头，开始隋军士兵恶战，越来越多的突厥军冲上城头，东城情况万分危急。
宇文成都大吼一声，纵马疾冲进敌群，他挥舞二百斤重的鎏金镗，力大无比，打得突厥军血肉横飞，脑浆迸裂，突厥军被他的勇猛震慑，纷纷后退，宇文成都身后的数百隋军一拥而上，奋勇杀敌，最终将冲上城头的几百名突厥军全部杀死。
攻城战打得异常惨烈，箭矢横飞，尸体堆积，双方都投入了重兵，郡衙就靠近北城，距离城墙只有七十步，密集的箭矢划过天空，射进城中，不少箭矢射进了郡衙之中。
御书房内，杨广的幼子杨杲惊恐万分，跑来找父皇，“父皇！”
他刚跑进御书房，一支箭从窗户射入，射中了他头上的金冠，宦官们一片惊呼，杨广一把将幼子抱住，背靠桌子坐在地上，这时一声惨叫，一名小宦官被箭射中肚子，倒在地上，血流如注。