第二日一早，尚炳再次下令攻城。各個塞人大部族的將士驅趕著小部族的人向前行進，若是有腳步稍慢些的就揮舞著棒子毆打，後面還跟著許多人手持長矛向前。在這種情形下，小部族的人即使再不願意，也只能向前衝鋒。
城頭的西虜馬上開始向城下扔守城器械。可他們剛扔了兩輪就聽到從前方傳來的尖嘯聲，抬頭一看就見到許多炮彈正劃過拋物線的頂點向城頭飛來。
許多人還沒來得及躲，炮彈就已經落在城頭。因這次集中了所有大炮發射出的炮彈很密集，他們頓時傷亡許多。
尚炳隨即下令弓箭手靠近城頭，向城頭射箭壓制敵軍，僥倖躲過剛才炮擊的人又接受了一輪箭雨。
不少人馬上就起了退縮之意，不敢靠近城頭，向後退去；幸好皮爾馬哈麻馬上發現這一情形，下令督戰隊砍殺後退的將士，又將預備隊派上去與他們並肩作戰，才讓他們重新奮力與明軍搏殺。
但就在這短短的時間內，明軍已經將數座雲梯搭在城頭上，還有很多人順著雲梯攀爬到了離著城頭很近的地方。被強迫攻城的小部族塞人心知退後也是死，反而向前如果能奪下撒馬爾罕城可以活命，所以也奮力作戰。
眼看著明軍要攻上城頭，皮爾馬哈麻不得不再次派出剛剛退下來的預備隊。經過一番血腥搏殺，總算把即將登上城頭的明軍全都打死了。
時間很快就到了午時。尚炳下令所有將士撤退回來吃飯，待他們吃完飯後馬上又開始攻城。
但這次攻城之人發生了變化：這一次尚炳投入了從伊吾周圍徵召而來的東方蠻夷。因一路上尚炳一直在向他們宣揚攻破撒馬爾罕城後定居在秦藩的好處，再加上厚賞，這些蠻夷此時也迸發出十分的幹勁，猛烈攻城；城外的大炮也開始轟鳴，為他們提供掩護。
城頭守兵多半因為昨晚勸降信的緣故戰鬥意志不強士氣不高，皮爾馬哈麻留下的預備隊只能再次前往城頭支援，一次次的同明軍作戰。隨著情形越來越不好，皮爾馬哈麻焦急之下將親衛隊都派了出去，同攻城的明軍交戰。同一時刻能攀爬雲梯攻城的明軍將士人數畢竟有限，而皮爾馬哈麻手下的親衛竭盡全力與明軍交戰，再加上冬天天黑得早，到太陽即將落下之時竟然成功阻止了所有想登上城頭的明軍登城。
尚炳的臉色隨著城頭情形的變化也是一變再變。一開始時臉上露著笑容，和宋晟談論起打下撒馬爾罕城後如何治理；但連續幾輪將士們都沒能攻下城頭後臉色就變得嚴肅起來；最後一直到時進天黑還沒能打下城池，他的臉色徹底變得不好看了。
“傳孤的命令，點起火把，全軍挑燈夜戰，一定要打下撒馬爾罕城！”尚炳大聲吩咐道。
朱恆實等將領也都支援他的決定。他們好不容易將守城將士的守城器械消耗的差不多，若是現在停手，晚上他們一定會蒐集守城器械，就功虧一簣了。
很快，在天全黑下來以前一支支火把被點亮，從城頭撤下來的人被趕到一旁，新一批將士開始攀爬城頭，然後又是週而復始。
皮爾馬哈麻不知自己究竟應對了明軍幾次攻城，他根本沒空看刻漏，自從天黑下來後已經完全失去了時間的概念。
他這幾日一直非常緊張，夜晚也休息不好，昨晚上更是一夜沒睡，此時腦袋昏昏沉沉的，幾乎憑藉本冷指揮守城，聽到哪裡傳來呼喊聲後就派出預備隊和親衛隊去救援，將明軍打下去後又讓他們後撤休息隨時準備支援其它地方。由於激烈的搏殺，預備隊的人數也越來越少。
又過了許久，月亮已經升到天空中的最高處，尚炳見西虜的抵抗越來越微弱，派出漢人衛所將士攻城。這一次，西虜守兵在他們攻上來後全軍潰敗，將城頭拱手讓於明軍。
尚炳見狀大喜，馬上下令其它各部都從這裡登城。隨著登上城頭的明軍越來越多，本來就因勸降信兒有所動搖的西虜將手上的兵器扔到地上，雙手高舉用花拉子模語或蒙古話大聲喊道：“我願意投降。”
隨著大多數西虜跪地投降，所有大明將士都知道了這件事：撒馬爾罕城被攻破了！