在四十架人力牽引式發石機持續一天的打擊下，滎陽北城樓被打得垮蹋，城垛也被全部掃平，城牆頂部被打出一個個小缺口，滿目瘡痍。
　至次日，拓拔燾命樓伏連、娥清各統兵一萬從北城牆下東西兩側進攻，命元素、丘堆率兵兩萬從中路攻打大北門，魏軍只有三十架雲梯相對有點不足，東西各八架，中路則十四架，並同時出動了衝車撞門。
　但王仲德也早有準備，在北城頭部署了一萬兵，其他三面城牆則不過七千兵，還在城內征調了五千六百民夫布置在大北門後的甕城上，並隨時預備接替協防。為防萬一，王仲德又讓民夫們在甕城後百步處另修建一道兩丈高的二層甕城，形成三層防護。
　這日朝陽初升時，魏軍三路攻城，一架架帶著大鐵鉤的雲梯翻轉著搭上城頭，早已待命的豫州兵分隊行動，以弓弩手前排持盾遮護，後三排則持續放箭，另以叉杆手手持長長的大木叉杆撬入雲梯大鐵鉤下，底下塞入磚石，以杠杆一樣向上撬動，使得雲梯一直搖晃不止。
　當魏軍成隊向上攀登時，士兵們抬出整桶燒煮得滾沸的金汁迎著雲梯潑撒下去，燙得雲梯上的魏軍怪叫著下餃子一般掉落下去。
　另有每兩人或四人抬起整筒的圓木、條石在城頭左右甩動幾下，然後齊齊大喝一聲拋飛下去，圓木相對輕一點，咂在雲梯斜面上會一直滾下去，整梯的魏軍被打落，有的見機得早，一齊舉起盾牌架在頭頂，圓木會盾牌頂上翻滾下去。
　但條石卻非常重，被咂中的魏軍幾無幸免，順梯翻滾下去，咂在雲梯底部的小木屋上，蒙了牛皮的木質屋頂一下被咂個稀爛。
　用雲梯攻城，每十人中能有一個爬上城頭就算成功，但登城的人數太少也沒用，相比於城牆上斜搭的雲梯，城門才算是城防最薄弱所在，魏軍用六百刀盾手護備城頭放箭，以衝車持續撞門一個多時辰後，厚重的大北門被撞得裂開，破爛成幾個大洞。
　但門後以條石壘築了一道石牆，魏軍衝車還得繼續撞擊，花了半天，門後石牆被撞得垮蹋，魏軍大舉湧進城內，卻面對的是甕城上數千弓箭手飄潑般的箭雨，以及大量的滾木擂石投擲，衝進城的前隊千余人遭到慘重打擊，後隊隻得退出城。
　半天攻城無果，傷亡近兩千人後，中午時分魏軍撤退，下午調整戰術，東西兩路仍以雲梯攻城，中路則集中兵力猛攻大北門內的甕城，但魏軍一衝進城內，城頭和甕城上守軍四面放箭，魏軍根本頂不住，一次次被打退了出來，而城外雲梯登城也很不順利。
　如此猛攻了三日，魏軍士兵戰死近五千人，在崔浩觀戰多日的獻策建議下，拓拔燾不得不再次下令調整戰術，調兩萬士兵在滎陽城北挖土，運到城牆下堆積成一道長百步、寬三十步的土梯台，這樣使城牆高度大大降低，土台頂離牆頂縮小到一丈八尺高。
　眼看魏軍如此布置，守禦作戰經驗豐富的王仲德也很快就想到了應對之策，調城南與城東一半兵力及五千余民夫，在城內東南一片區域修築起一道兩丈的矮牆，以將城北與城西分隔開來。並大量拆除城內房舍，將磚塊與條石運到城頭，並將城西與城北兩座臨時修建的甕城加固，以備魏軍再次攻打。
　而城外魏軍連續五天的土工作業，眼看土台一點增高，即將再次發起猛攻時，洛陽再次傳來了急報，繼外廓城失守數日後，洛陽內城也失陷，拓拔健與長孫道生等退守宮城與金墉城。
　只要洛陽還沒全面失守，拓拔燾就還有把握反攻下來，偏偏這個時候平城也傳來告急，柔然兵分兩路南下，西路有柔然世子吳提率兵五萬南下，已大敗武川、懷朔、撫冥三鎮邊軍，進逼盛樂附近;東路則有禿鹿傀率兵四萬從懷荒鎮入境，正在抄掠燕州、上谷、昌平，其前鋒已逼近幽州居庸塞。
　拓拔燾接報卻是隱而不發，私下召崔浩到禦帳密議問策，時值傍晚，帳內光線有些昏暗，侍從才開始點燃燈燭，拓拔燾出示軍報後，靜等崔浩看完。
　“陛下！去年即從柔然可汗庭傳來密報，似乎柔然有派使下南朝建康暗中結盟，如今看來這是真的了，現在我軍已是騎虎難下，若就此回師平城，則虎牢不保，洛陽已經守不住了。”
　拓拔燾陰沉著臉點了點頭，狠聲道:“前些年赫連氏的關中之地為宋所取，我朝已失了先機，若再失洛陽、虎牢，從此對南朝將再無優勢，是以……朕決意再攻城五日，若能下滎陽則回師救洛陽，若不克……當尋機退兵了！”
　“當遣李順、高湖先往盛樂、幽州穩住局勢，無論滎陽能否攻克，洛陽都已經來不及支援了，應傳令建寧王先出兵往黃河北岸接應，盡量讓永昌王和汝陰公所部撤回河內。”
　拓拔燾無奈應下，次日盡起六萬大軍從城北、城西兩面展開進攻，戰鬥一下變得空前激烈。、
　好在王仲德分調宋騏、陶宗萬撤離時，留下了大量弓弩與箭矢，守城武器一時還不缺，當魏軍全面出動猛攻了三日，北城牆先失守，西城牆也跟著告破，守軍全部撤回城內矮牆之後，依托臨時工事還能勉強守住。
　當魏軍大舉攻入城內時，城外大營就相對空虛，駐於滎陽之南京縣的宋騏聽聞滎陽北城失守，率一萬步騎抵近到滎陽城西數裡之外駐營，出動小規模騎隊持續對魏軍大營進行襲擾，甚至一度尾隨魏軍突入西城，對魏軍夾攻，以分擔守城壓力。
　而陶宗萬也陸續從管城調運糧草兵甲從南門入城，對王仲德主力進行支援，轉眼七天過去，魏軍攻取北城與西後，卻始終無法突入城內矮牆，反倒在巷戰中傷亡巨大。
　原本隻計劃攻打五天，但看破城有望，拓拔燾又拖延了兩天，結果就是洛陽再傳急報，宮城與金墉城也失守了，拓拔健與長孫道生、穆伏真率八千余殘兵逃往河陰，途中遇宋軍攔截大戰一場，又損兵四千余人。
　拓拔健差點被俘，在穆伏真斷後下才得以逃到河陰渡口，乘皮筏過了黃河一清點人數，原來的七萬大軍僅剩下兩千多人，穆伏真身中七箭，奄奄一息。宋軍攻取洛陽後以鄧龠率兵三萬趕到鞏縣，向虎牢逼近。
　未想戰局一步步敗壞至此，拓拔燾嗟然長歎，到十月初六不得不撤退回汴口，打算派使往洛陽和談，以盡快回師平城抵禦柔然。