于是哲别和速不台率领各自万人队取道直接开往撒马尔罕，成吉思汗率领蒙古大军主力对花剌子模骑兵进行追击。
此时花剌子模骑兵已经有些溃不成军了，而蒙古大军则在后面一路追击。至黄昏时分，花剌子模骑兵撤到撒马尔罕以北五里处。正当他们准备进城时，却发现蒙古骑兵已经在那里等他们了。蒙古骑兵不仅封住了城门，还开始对他们进行阻击，两军又发生一场混战。
城墙上的秃儿干丞相、兀思剌黑王储、阿勒巴儿汗见此情景，就使用重兵器车攻击蒙古骑兵，但蒙古骑兵在射程之外，所以收效甚微。
兀思剌黑王储只有十六岁，从来没有经历战争，更没有见过这么大场面的战争。他十分着急又十分害怕的说，真主啊，父王他们被围困住了，我们该怎么办啊！
阿勒巴儿汗冷静的说，殿下不用担心，臣即刻率领出城迎战。
于是阿勒巴儿汗准备从预备军中挑选十万人出城迎战蒙古大军，但是因为之前没有想过出城迎战，所以没有做好挑选的准备。
当阿勒巴儿汗还在挑选士兵、组织军队准备出城迎战时，成吉思汗已经率领大军赶了过来，两面夹击花剌子模骑兵。
正当阿拉丁束手无策时，帖木儿蔑里说，苏丹陛下，败局不可能挽回，我们还是趁着黑夜的掩护，向旧都玉龙杰赤撤退吧。
阿拉丁无奈，只得率领大军向西撤退。
蒙古大军来到撒马尔罕城下。成吉思汗命令窝阔台、察合台、术赤分别率领所部骑兵万人队驻扎于撒马尔罕东、南、西北四道城门，自己则亲率大军主力驻扎于撒马尔罕北门前。
