九月十日，庭州前線，烏馬爾見炮兵已到位，開始集中兵力攻打庭州城的西門和南門。
庭州城厚達三丈，皮糙肉厚，烏馬爾軍使用的又是實心炮彈，雖然也能震懾城頭守軍，卻始終無法轟塌城牆或轟開城門。
烏馬爾讓騎兵下馬，在炮兵的掩護下強行登城，付出巨大代價後才攻入外城。
九月十二日，烏馬爾軍把十門大炮調入外城，正要移到城頭，轟擊明軍據守的中城，不料中城居然像變戲法一樣，迅速殺出三千明軍騎兵。
這些明軍殺死搬運大炮的帖木兒士兵，往大炮裡塞上火藥、石頭，再扔上一個火把，輕輕鬆鬆就把這十門大炮給報廢了，氣得烏馬兒肝疼，把那個說守城明軍沒有騎兵的探子給噶了腦袋。
又過了兩天，烏馬爾軍所攜帶的乾糧已經用盡，卻始終未能攻破明軍據守的中城。
烏馬爾讓人在外城大肆抄掠一番，結果又得罪了許多在大明和帖木兒汗國之間搖擺不定的蒙古人。明軍自進入庭州以來，可從沒幹過破門入戶，打家劫舍的事情來。
越來越多的蒙古人對帖木兒大軍表示敵意，那回鶻人對帖木兒大軍的敵意更不在話下。
到了晚上，帖木兒大軍總是會發生些奇奇怪怪的事情，不是營帳起火，就是戰馬被盜。
烏馬兒眼見無法在庭州立足，只好派人通知阿巴沙，一起向西撤退。
九月十五日，烏馬爾帶兵向西且戰且退，與皮埃爾會合。當然這也是蒙古人慣用的佯敗戰術。
第一次上陣殺敵的魏國公徐允恭因為被前面的勝利衝昏了頭腦，以為帖木兒大軍也不過如此，派出剛剛從山西馳援來的晉王府騎兵和城內胡騎聯合出城追擊，結果中了埋伏。
這一次，烏馬爾成功伏擊了尾隨追擊的明軍騎兵，殲其兩千，算是稍稍挽回了一點顏面。
但是，他又收到一個壞訊息：後方沙哈魯大營被明軍攻破了。
烏馬爾震驚無比。
此時他手中雖然還有四萬人馬，二十門大炮，但眼裡充滿了迷茫，領兵東征以來第一次不知道應該是戰還是退。
也許帖木兒和大明爭雄，犯了一個戰略性錯誤。二虎相爭，必有一傷。
也許他不該輕視大明，種地的並不比放羊的好欺負。
他現在有點想念在欽察草原追擊金帳汗國大汗脫脫迷失到處跑的光榮歲月了……
原來，在烏馬爾對庭州發動攻擊後，遼王也於當晚開始調兵遣將，準備突襲帖木兒軍的後方。
他的想法是，你打你的，我打我的。不管你烏馬爾如何耍燈籠，我一定要把你的後方搞得雞犬不寧，甚至是雞犬不留。
半夜時分，盛宣、宋瑛已經各派一個步兵營冒著嚴寒，爬冰臥雪潛伏到烏魯木齊河對岸。
明軍利用戰車事先滿載的土石迅速填平漢輪臺古城對面的烏魯木齊河溝。
次日拂曉，戚祥指揮山炮連突然開火，重達十餘斤的開花炮彈以雷霆萬鈞之勢落在對方城牆上，輕而易舉地轟塌了沙哈魯剛剛築好的三座土城。
這是遼王事先約定好的總攻訊號。
在明軍大炮強有力的打擊下，沙哈魯手下不少守城計程車兵沒來及逃跑，已經被塌下來的土坯給活埋了。
不到半個時辰，事先集結在烏拉泊以北的明軍全部跨過已經被填平的烏魯木齊河。
明軍過河之後，立即兵分三路，對沙哈魯軍展開泰山壓頂般的攻擊。
朱大能帶領騎兵第一團、騎兵第二團、步兵第二團和一個迫擊炮連在左，薛?帶領騎兵第三團、騎兵第四團、步兵第三團和一個迫擊炮連在右，遼王親自帶領背嵬軍、步兵第四團和警衛隊在中。
整個烏魯木齊河東岸，遼王只留下