蒙古大军以一天九十里的速度行军，到第三天午时，前军到达乌沙堡以北十里处。成吉思汗命令前军安营扎寨，等待后续部队到来，自己则率第一万人队到乌沙堡前二里处观察乌沙堡的布防情况。
成吉思汗是第一次来到金国境内，也是第一次看到古长城，觉得古长城却是连绵起伏、雄伟壮观，乌沙堡更是高大稳固、易守难攻。成吉思汗心想，如果强攻，必定伤亡很大，而且乌沙堡以南估计也埋伏了很多女真骑兵。
成吉思汗苦苦寻觅破敌之策，这时有两队金兵正在换防。成吉思汗见他们大部分士兵军服是布衣，只有少部分士兵身着铠甲。成吉思汗知道着布衣的是各族士兵，着铠甲的是女真骑兵。看到这里，成吉思汗心生破敌之计。
成吉思汗返回汗帐，这时第二、四路军已经陆续开到。成吉思汗召来木华黎询问，目前第四路军军心如何？
木华黎说，很稳定，他们加入我军后，都吃的饱穿的暖，没有听说有想离开的。
成吉思汗说，你马上从你的第四路军选一千名士兵，今天晚上三更时分，从乌沙堡东西两端的薄弱处翻入城内，游说金兵步兵降蒙。
木华黎领命而去。
到黄昏时，第三路军赶着马车、牛群陆续开到。成吉思汗命令全军生火做饭，吃饭以后抓紧时间休息，三更时分起来待命。
到了三更时分，成吉思汗率领第一万人队秘密来到乌沙堡下二里处，看见木华黎已经带着第四路军隐藏在那里了。
木华黎禀报说，成吉思汗，一刻钟前，臣已命一千名士兵翻墙入堡了，现在正在观察敌情。
成吉思汗对纳牙阿说，传我的命令，全军做好战斗准备！
这时从乌沙堡里面传来一阵阵厮杀声，又从矮墙处跳下几名士兵，向蒙军隐藏的地方奔来。
这几名士兵是刚刚加入蒙军第四路军的金国降兵。他们跑过来向成吉思汗和木华黎禀报说，我们刚才翻进乌沙堡内向各族步兵游说降蒙，被女真骑兵发现了，女真骑兵准备杀死我们，其他士兵上来阻止，女真骑兵连自己的士兵也要杀，我们就打起来了。
成吉思汗命令翰匝儿万人队首先攻打城堡。昨天检阅军队时，成吉思汗看见翰匝儿所部虽然军容不整、军纪涣散，但又见他们人人身背绳索等攀爬工具，知道他们个个都是攀爬高手。
成吉思汗同时命令其他步兵从乌沙堡的南北两端进攻乌沙堡。
果然翰匝儿万人队很快就爬上了城堡，其他步兵也从乌沙堡南北两端攻了进来，他们和里面的各族士兵一起攻杀女真骑兵。
成吉思汗等人来到乌沙堡下。成吉思汗对着城墙上喊，杀死女真骑兵，一个不留！
半个时辰后，城堡内的战斗结束，攻入城堡内的蒙军打开城门，迎接成吉思汗等人入城。
此战，蒙古大军杀死女真骑兵一万多人，收降各族金兵三万多人，缴获军需物资无数，取得进入金国的第二次大胜利。
乌沙堡的血腥味太浓了，本来打算就在堡内休息的成吉思汗让投降的金兵，把那些女真骑兵的尸体全部扔到乌沙堡西边的一个大坑里，自己还是带领第一万人队返回营地休息，让博尔术轮流安排蒙古骑兵和投降的金兵一起驻守乌沙堡。