蒙古军队是通过了采用多路进攻，最终围困的战术击败撒马尔罕的。撒马尔罕是花剌子模诸州当中最大、最肥沃的地区，城高池深，有着非常坚固的设防。在摩柯末将其定位新都之后更是加强了防御措施。在得知蒙古开始西征之后，又再一次的设置了多条外垒防线，还在城墙的外围构筑了若干斜坡，在城壕中注满水，让撒马尔罕更加坚不可摧。
因此，在蒙军抵达讹打剌的时候，有关撒马尔罕城防牢固、难以攻破的传闻是满天飞，花剌子模人也自豪地声称：蒙军要想攻克撒马尔罕没有十年八年是不可能的。
成吉思汗听说后，很重视这些传言，采用多路进攻战术，四路分进，先把撒马尔罕四周诸城扫清，切断撒马尔罕对外围的联系，最后才包围撒马尔罕。
蒙军四路在撒马尔罕会合时，尽管城内还驻扎十一万重兵，战象二十头，外强中干的摩诃末还是放弃都城逃亡到忒儿迷，想渡过阿母河进入呼罗珊地区。成吉思汗一边派悍将哲别和速不台率军三万去追击摩诃末，一边准备进攻撒马尔罕。
在撒马尔罕城下，成吉思汗亲自围绕城墙巡视了两三天，思考如何攻城。撒马尔罕的留守主将阿勒普·额儿汗为了避免坐以待毙，决定主动出击。
蒙军围城的第三天，阿勒普·额儿汗等人率军出城迎战，与蒙军短兵相接激战一天，彼此伤亡都很惨重，只能暂时收兵。
等到次日，成吉思汗开始攻城，为了鼓舞士气，他亲自上马指挥进攻，利用抛石机、火油筒等攻城器械攻城。
正当蒙军奋力攻城时，撒马尔罕的守军驱赶着二十头巨大的战象，突然从城内呼啸而出，蒙军很多人都没见过大象，出现短暂的慌乱，被战象踩踏而死不少人。
成吉思汗也有点束手无策，犹豫着是继续战斗还是暂时收兵，这时，大将郭宝玉给他献计用火攻，毕竟很多动物都对火有天然的恐惧，大象相信也不会例外。
成吉思汗就命战士用火进攻战象，果然，怕火的战象受伤后就往家跑，把花剌子模军队踩踏一通，蒙军在后面掩杀，花剌子模军大败回城。
战事的失利，让撒马尔罕城中的贵族坐不住，毕竟国王都逃跑了，被围困的撒马尔罕也处于孤立无援的境地，能坚持多久呢?
于是，伊斯兰教的法官和教长们就悄悄出城向成吉思汗投诚，得到许诺后，回到城中，打开了城门迎接蒙军进城。进城当天，蒙军就迅速拆毁城墙和前面的斜坡，解除自己的后顾之忧。
阿勒普·额儿汗和巴里失马思汗等二十多人拒降，带领一千多名勇士退守大清真寺，采用弓箭和火油筒和蒙军激战。
城都破了，一个大清真寺能坚守多久呢?很快，阿勒普·额儿汗等人就被蒙军歼灭。
凶残的蒙军就在撒马尔罕城这样那样，致使最富庶的撒马尔罕的人口大量锐减，也让花剌子模本土彻底暴露在蒙军的铁蹄之下。
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