次让大食联军的人攻上了城头，但是都被暂时打了下去，这也让艾布·穆斯里姆看到了攻破怛罗斯之城的希望。

艾布·穆斯里姆看到自己的军队几次攻上城头，但是又被压了下来，只得再次加大进攻的兵力，以期攻破城墙，拿下怛罗斯之城。

随着艾布·穆斯里姆不断增兵，战场上愈发惨烈。那些葛罗禄人和蒲从军虽死伤众多，但也成功消耗了大食联军不少力量。

终于，第三傍晚时分，艾布·穆斯里姆发现城中防守力量似有不支，决定发动总攻。

他亲自率领精锐冲击城墙。然而就在大食联军快要冲到城下时，城墙上突然竖起无数大唐军旗。

紧接着，李嗣业率领养精蓄锐已久的大唐精锐从城内杀出。

由于李雄加强城内管控原来，在城里的大食探子没有能够及时传出情报，导致中了李雄的诱敌深入之计。

大食联军一时阵脚大乱，被唐军杀得丢盔弃甲。