次日清晨時分，嘹亮的號角響遍戰場。燕軍的攻城戰正式打響。
此次攻城，燕軍十餘萬兵馬兵分三路，在西城南城和北城三麵鋪開。為了完成兵馬的迅速轉移，燕軍在祊河上搭建了巨大的浮橋通道，將本來地形分割的北城西城全部連通，便於兵馬轉移增援。
之所以三麵攻城，正是因為燕軍的兵馬數量足夠龐大，僅攻西城方向，固然可以兵力集中，但是對方的火器打擊也可以更加的遊刃有餘。
對方的火器數量不少，集中於一座城牆之上，殺傷力太過龐大。若再以密集兵馬攻城，恰恰是正中對方下懷。但如果三麵齊攻，不但可以分散對方的守城兵力，讓對方的兵馬不得喘息之機，更可以分散對方的火器打擊的火力，減少傷亡。
唯一的缺點便是，三麵進攻同時也分散了已方的進攻力度，投入的兵馬便沒有了層次和連續性。十多萬兵馬可以連續進攻，保持對防守方連續不斷的壓力。有時候攻城就是消耗，就是壓力累積的過程。一旦到達臨界點，城池便會被攻破。分散之後，可能便是一錘子買賣了。若不能攻破城池，則後續乏力，難以形成連續的有效進攻，給對方以調整喘息的時間。
但慕容垂權衡之後，認為三麵攻城利大於弊。本來就是一錘子買賣，自已不能在臨沂消耗太多的時間。倘若十多萬兵馬還不能迅速拿下臨沂，還要被拖在這裡的話，那也不必堅持下去。嚴冬將至，當速戰速決。
除了攻城的近十萬兵馬之外，慕容垂還下令分出五千騎兵往臨沂城東進行縱深滋擾，攔截對方糧草物資和補給。雖然拿不下臨沂，兵馬無法進行大規模的縱深推進，但是封鎖臨沂以東方圓數十裡的區域還是能做得到的，隻要能夠阻撓對方的補給，便對攻城有裨益。
上午巳時，大軍各自就位。北城以慕容紹領兩萬兵馬攻城。南城以慕容麟領兩萬兵馬攻城。西城為主攻方向，以五萬餘兵馬組成攻城主力。不求南北兩麵建功，隻需要他們保持壓力，逼迫守軍分出兵馬火力，減輕西城的壓力便可。
北城的進攻率先開始。慕容紹的兩萬兵馬對北城城牆發動了凶猛的進攻。為了快速的抵近城牆之下，慕容紹下令數千騎兵向著城牆發動衝鋒。戰馬的速度快，雖然死傷戰馬的代價不小，但他們能夠在很短的時間裡衝過危險區域，抵達城牆下方攻城。
這倒是一種創新。誰會願意用昂貴的騎兵的戰馬作為代價，去為了加快進攻的節奏。燕軍便這麼乾了，這倒是開了騎兵攻城的先河。
戰鬥在極短的時間裡便進入了白熱化的階段。因為對方進攻的速度極快，北城城牆八千餘東府軍守軍甚至還沒來得及射出幾輪箭支，調配的百餘名火銃手甚至隻開了一輪火，便要被迫麵對對方抵達城牆下的事實。對方雲梯架起，已經開始了攻城，那也隻能短兵相接了。
北城開戰的同時，南城慕容麟的進攻也隨後發起。呈散兵陣型的燕軍步兵，舉著藤盾向著城下呼喊衝鋒，宛如潮水湧來一般，不可抵擋。
城頭數千弓箭手箭如雨下，瓢潑一般澆在戰場上。火銃發出轟鳴，手雷紛紛擲出，對燕軍進行了瘋狂的打擊。燕軍士兵被射殺無數，但他們還是大量的逼近城牆之下，展開了瘋狂的攻城。
南北城的戰鬥迅速升級，城頭上下箭支橫飛，手雷轟鳴，硝煙四起。守城方以火器壓製殺傷，攻城方不計傷亡架設雲梯往上衝，以弓箭壓製城頭，用鋒利的鉤索往城頭拋射，勾扯東府軍兵士。一時間戰鬥血腥無比，死傷無數。
但這才僅僅是開始。南北兩城的戰鬥雖然血腥，但那隻是開胃小菜。西城才是真正的戰場，也是慕容垂著重要突破之處。
李徽也明白這一點，所以東府軍的近三萬兵力集中於西城防禦，火器也沒有太多的抽調。那些火炮其實也根本來不及挪動，南北城調走的火器也隻有火銃手雷而已，重型火器依舊布置在城頭上。
南北城的兵力分配其實已經留有餘量，各自一萬兵馬守南北城，對方也不是輕易能突破的，這一點李徽是不擔心的。反倒是西城，對方兵進攻的主力就在這裡，甚為危險。對方的兵馬調動都在千裡鏡的觀察之中，所以李徽清楚對方的意圖。
南北城打的熱火朝天的時候，西城城樓上，李徽在千裡鏡中觀察到了對方的異動。
但見裡許之外，密密麻麻的攻城器械緩緩推近戰場，數量多的難以計數。慕容垂顯然是要玩那一套壓製城頭，步兵突進的把戲了。
李徽當然不能讓他如願，提前下達了打擊的命令。城頭數十門火炮得令之後，開始忙碌測距瞄準。不久後，轟鳴聲次第響起，震的四野轟然。一顆顆的炮彈落在對方攻城器械陣型之中，很快掀翻了多輛投石車和攻城車。