陳弘嶺率領一萬鎮西軍早已在南側布好口袋陣，大食軍還沒接近，唐軍的炮兵就已經開始射擊，大量的大食騎兵被炸死紮傷。
    大食軍被迫又向其他方向逃亡，但是各個方向的唐軍都壓了過來，導致大食軍無路可逃。
    這些大食軍決定集中兵力向**圍，與趕來合圍的一個契胡團激烈交戰起來，這個契胡團最終抵住了大食軍的衝擊，大食軍依然無法突破包圍圈。
    大食軍左衝右突，包圍圈卻越來越小，大食軍的傷亡越來越大，眼看突圍無望，繼續頑抗下去極有可能覆滅，被迫向唐軍投降。
    此役，唐軍一共擊斃五千多大食軍，俘虜七千多，隻有少量的大食軍得以逃脫，唐軍陣亡不足一百人，形成了壓倒性的勝利。
    陳弘嶺將大食俘虜全部送到費盧傑集中關押，而後按照這個辦法又在巴格達城北的塔吉一帶，又剿滅了一股八千多人的大食軍。至此，巴格達周邊大股的大食軍基本被消滅掉，唐軍可以放心進攻巴格達。
    陳弘嶺完成對城外大食軍的清剿後，吳元濟終於帶著第五路軍從代爾祖爾沿著幼發拉底河趕過來，三路軍會師巴格達。
    盡管三路軍各有一些損失，但是總兵力加起來也接近九萬人，對比城內的十萬大食軍，李愬對攻打巴格達誌在必得。與此同時馬蒙也感受到巨大的危機，在城內征兵拉夫，大規模擴充兵力，準備作最後的殊死一戰。
    李愬召集三路軍的將領，先是講了一下第六路軍第一次進攻巴格達失敗的教訓，然後開始討論進攻巴格達的方案。
    吳元濟率先發言：“按照我們打大馬士革的經驗，估計他們還是會玩巷戰那一套，我們已經總結了新的戰法，不怕他們。”
    張廣孝補充道：“搞巷戰，小炮必須入城，這樣遇到敵人的新式武器和堅固據點，入城部隊也會有強大的火力支持。”
    陳弘嶺則說：“末將認為，在轟炸城牆時，可以先在兩端炸開兩個缺口，最後再炸出中間的缺口，這樣牆內的石油管道就會被徹底炸斷，中間的缺口就相對比較安全。”
    李愬說：“大食軍詭計多端，不可能輕易束手就擒，這次進攻巴格達我們不求快，但求穩，步步為營，三軍同時出動，一定可以拿下巴格達。”
    張廣孝說：“好，我們就參照一、二路軍打華氏城的打法，一半人圍城，一半人攻城，這樣穩妥一些。”
    吳元濟喜歡單幹，喊道：“幹脆，三個軍各負責一段，各自分配兵力，誰能打進去就是好漢。”
    李愬也讚成這個提法，就說：“好，到時候我將包圍圈分成三段，各自調派兵力，從三個方向同時攻進去，讓大食軍顧此失彼，一定可以徹底拿下巴格達。”
    會後，李愬在地圖上將巴格達的城牆分成三段，由於第六路軍還有幾個契胡團，就多分了一些，第三路軍從東麵主攻，第五路軍從西北方向主攻，第六路軍從南麵主攻，三軍攻入城內後，進行向心攻擊，以黑衣大食的皇宮作為核心目標。
    李愬給各軍三天的準備時間，三日後的早上，準時發起攻擊。各軍受領任務以後，開始大規模調派部隊，分配任務，設置陣地，分發彈藥，準備大幹一場。
    各軍都先後經曆了多次大戰，有了豐富的作戰經驗，但是巴格達之戰畢竟事關重大，各軍準備的更充分一些。在巷戰中，除了火槍之外，小炮和單兵炸彈也是兩個利器，各軍都準備利用步炮協同，發揮更大的作戰威力。
    到了攻城時間以後，第六路軍在城南率先發起攻擊，李愬按照陳弘嶺的建議，在城南選擇一個城門，在城門的左右三十丈處，各選擇一個地方進行猛轟，然後再轟擊城門。
    由於黑衣大食軍的連續加固，巴格達的城牆又高又厚，李愬動用了所有的炮兵連續轟了三天，才轟出了三個缺口。
    打開缺口以後，唐軍先鋒部隊開始從中間的缺口入城，由於有了上次的教訓，這次唐軍比較小心，穩步往裏推進，不敢打的太快。
    唐軍轟開缺口以後，大食軍又往牆體內的管道裏灌石油，並用火箭射燃。由於管道已經被炸斷，石油隻能流到兩邊的缺口，中間的缺口根本沒油，無法點燃。
    入城的唐軍看到後路無虞，開始大膽的往裏攻，但是裏麵的大食軍依然不好對付。有的大食軍用拋石機扔來一些炸彈，有的直接從從建築物裏扔出炸彈，對入城的唐軍形成較大的威脅。
    唐軍先搶占一片區域，然後就地架炮，用小炮對準拋石機進行射擊，拋石機在射擊精度和距離上都無法趕上小炮，一個個拋石機被小炮擊毀。
    對於建築物內的大食軍，唐軍更加輕車熟路，采用交替掩護的方式，逐個建築物進行搜索攻擊，對於大食軍比較多的建築物，幹脆直接用小炮瞄準轟擊。
    第一階段的攻防都在唐軍的預想之中，所以進展比較順利，第二波唐軍緊跟著入城，開始加大攻勢。
    沒想到，大食軍在城內也埋設了一些石油管道，一些石油從街道旁邊的噴口中湧出，然後被大食軍用火箭點燃，阻止了唐軍的前進。唐軍幹脆對著噴口附近的建築物猛轟，將建築物轟塌，將噴口壓住，火勢逐步減弱，唐軍繼續往裏攻擊。
    唐軍剛前進一段，大食軍又整出了新玩意，突然發射出一些飛射彈向唐軍方向襲來，有些飛射彈就在唐軍附近爆炸，造成了一些死傷。
    原來，大食軍也琢磨出了飛射彈的製作方法，這個東西製作起來不複雜，大食軍就批量製作，留在最後的時候發揮作用。但是，飛射彈有一個很大的缺點，那就是準確率不高，隻能打擊麵狀目標。
    雖然飛射彈的精度不高，但是也耐不住數量多，對唐軍的攻城行動產生了很大的威脅。
    唐軍幹脆將小炮搞到屋頂上，對著飛射彈發射的地方進行轟擊，由於小炮的射擊精度高，很快就將幾個飛射彈的發射點打掉，有些發射點甚至產生二次爆炸，給大食軍造成了很大的損失。
    第三、第五路軍也基本是按照相似的戰法先後攻入城內，在三路大軍的進攻下，給城內的大食軍造成了極大的壓力。城內的大食軍雖然拚死抵抗，但是根本無法阻擋唐軍的攻勢，唐軍就是一個街道、一個房屋的爭奪，逐步搶占了大片的區域。
    就在唐軍集中兵力攻城之時，城**然出現了情況。原來，拉赫曼在大不裏士糾集了兩萬多大食軍，趕來巴格達勤王。
    張廣孝發現又來了一股大食軍，立即讓圍城部隊分兵阻擋，城內的大食軍趁機突圍，城東爆發了激烈的交戰。
    張廣孝命令城外的大炮調轉炮口，對著拉赫曼率領的軍隊猛轟，鎮海軍的其他部隊暫緩入城，先集中兵力對付城外的大食軍。
    經過兩個時辰的激烈交戰，拉赫曼率領的大食軍始終無法與城內的大食軍匯合，反而在唐軍的打擊下，損失慘重，最後不得不倉皇向北逃跑。
    拉赫曼的軍隊逃走以後，那些突圍出來的大食軍就成了孤軍，遭到唐軍的集中圍剿，這些大食軍逐漸不支趕緊從城門處退回城內。鎮海軍豈會放過這麽好的機會，緊跟著這些潰兵入城，進一步擴大了唐軍的攻擊範圍。
    經過一天的激戰，唐軍搶占了大片區域，按照這個速度，唐軍三天內就能攻占整個巴格達城。哈裏發馬蒙不甘心失敗，對城內所有的軍民發出聖戰的號召，讓他們拿起武器，拚死抵抗異教徒。
    黑衣大食的統治者平時窮奢極欲，大肆壓榨百姓，此時想起利用宗教口號，利用底層人民充當炮灰。有些人根本不相信他的鬼話，但還是有一些無腦的軍民聽信他的蠱惑，參與到抵抗唐軍的序列。
    第二天，很多大食軍向唐軍拚死反撲，他們在唐軍優勢火力的打擊下傷亡慘重，但是仍前赴後繼，高呼著聖戰的口號向唐軍衝來。
    唐軍也是殺紅了眼，槍炮並用，對於敢於衝來的大食人無情的射殺，在各個街道內展開了大規模的殺戮。
    大食人的炮灰數量畢竟有限，到了第三天大食軍逐步顯現出頹勢，各路唐軍逐步攻入巴格達的中心區域，對於敢於阻擋的大食軍一概射殺。
    在唐軍的強大攻勢下，大食人開始感到了害怕，逐步往後退縮，最後全部退到了哈裏發的皇宮。唐軍掃平巴格達城內的其他區域後，最後將哈裏發皇宮層層包圍，要求裏麵的大食軍投降，否則就將發動總攻。
    哈裏發馬蒙發動聖戰讓別人去送死，自己卻不願意死，最後關頭選擇投降，讓守軍打出了白旗。經過連續三天的進攻，唐軍終於拿下巴格達，李愬下令將所有俘虜趕到城外，集中看押起來，將馬蒙單獨關押。
    李愬帶著張廣孝、吳元濟等人來到哈裏發的皇宮，發現裏麵奢華無比，再打開宮中的府庫，裏麵存放著大量的金銀珠寶，遠遠超過了李愬等人的認知。
    吳元濟看到有這麽多的珠寶，眼都看直了，當場建議將這些珠寶分給三軍部隊。李愬則認為，這是一筆巨大的財富，如果全部瓜分肯定不合適，決定拿出其中三分之一的金銀分給各軍，其他的則封存起來，後麵交給朝廷。
    張廣孝也覺得全部瓜分不太合適，怕朝廷後麵怪罪下來，也同意李愬的意見，吳元濟隻能無奈接受。
    戰後，李愬命人統計巴格達之戰的戰損情況，唐軍陣亡三千多人，一萬多人受傷，大食軍則陣亡四萬多人，六萬多人被俘。
    總體來看，第二次巴格達戰役，唐軍占據了絕對的優勢，三個軍的陣亡數量比第一次還低，算是一場比較成功的攻城戰。
    唐軍拿下巴格達之後，已經到了九月初，李愬讓部隊原地休整一番，計劃後續將黑衣大食殘餘的地方拿下後，再進攻拜占庭帝國。
    唐軍休整到第三天，範希朝突然派人送來一封信件，信裏說李純考慮到唐軍由於連續作戰，傷亡較大，打下巴格達之後，隻要拿下包括亞美尼亞的大食全境就結束任務，不再進攻拜占庭。
    原來，李純在後方先後收到各軍的戰報，發現各軍傷亡不小，特別是範希朝送來關於第一次巴格達戰役的戰報後，李純特別心痛，認為拿下黑衣大食就好，不願因進攻拜占庭產生新的傷亡，就調整計劃，將拜占庭調到第三波進攻計劃。
    看到皇帝如此體恤部屬，唐軍將領非常感動，幾支部隊連續作戰，經曆了好幾次惡戰，確實傷亡巨大。光是第六路軍前後就陣亡七八千人，第三路軍的傷亡也很大，第五路軍由於後方留人，所剩部隊也不是很多。
    既然上麵已經減少任務，李愬等人決定將最後的戰鬥打好，把大食剩下的亞美尼亞和波斯西部拿下來。