1232年（金正大9年 ）正月十八日，金軍慘敗三峰山的兇信傳到汴京（今河南開封），引發京師大震。翌日，金哀宗完顔守緒下诏自責，改元開興，并大赦天下。
沒幾天，蒙軍以摧枯拉朽之勢連克鈞州、許州（河南許昌）、陳州（河南睢縣）等郡縣，汴京除北面的黃河天險外，處于蒙古軍的三面包圍之中。
與此同時，奉旨入京勤王的幾支軍隊，不是途中被蒙軍擊潰就是半道逃散殆盡。自金朝最精銳的京兆、平涼兩省軍十餘萬将士在三峰山全軍覆沒後，最後一支生力軍僅剩由阌鄉省事徒單兀典、關陝總帥徒單百家統率的11萬步軍、5000馬軍（騎兵），在蒙古軍不斷圍追堵截的襲擾中倉促進援汴京， 糧草俱被蒙古騎兵奪走，途中諸将意志渙散，不斷逃亡，大軍行至鐵門嶺，被蒙古軍切斷歸路。士兵們知道前去必死，皆有鬥志，但因為長途跋涉200餘裡，又餓了好幾天肚子，體力不支，加上蒙軍不斷騷擾、偷襲，隊伍遂逐漸潰散而去。阌鄉省事徒單兀典被蒙古軍追殺于逃亡途中。
汴京危在旦夕，大金國危在旦夕。身為一國之君的金哀宗，聽說最後一支入援京師的軍隊在半道上散失殆盡，他的精神也随之崩潰了。史載，性格柔弱的金哀宗早就沒了女真祖輩身上特有的血勇，隻會在後宮裡和後妃們抱頭痛哭，面對兵兇戰危的頹勢，卻束手無策。絕望中，他将一條白绫套在脖子上，準備以死殉國，或為自我了斷。 幸好被衛士發覺，将他從死亡線上拉了回來。
1232（金開興元年 ）年3月13日，窩闊台汗駐軍鄭州，派使者到汴京，向哀宗宣谕招降。哀宗萬般無奈，無條件接受投降。
随後，窩闊台汗率大軍北返蒙古草原， 留大将速不台率偏師繼續圍困汴京。
19日，哀宗把自己的侄兒完顔訛可封為曹王，22日送他出城到蒙古軍中為人質，以證明自己的誠意。
令哀宗想不到的是，曹王出城為質并未帶來和平。就在22日 ，蒙古軍開始猛攻汴京西門、南門。城上的金國守軍，因為兩國議和而沒有接到作戰指令，隻好坐視蒙軍攻城。
蒙軍大舉進攻，軍情十萬火急，金哀宗急召大臣商議，平章政事兼樞密使完顔白撒、樞密副使赤盞合喜、丞相完顔塞均主張全力防守，擊退蒙軍。
見朝中重臣皆如此堅定，哀宗決心做最後的努力，拼死一搏。接連幾天，他親自登上城樓，到蒙軍攻勢最急的西城和西南城、東城去慰勞、安撫将士。
将士們見哀宗親自前來慰勞，人人激奮，個個昂揚，士氣大漲， 皆懷必死之心。況且他們也很清楚，蒙古軍殺戮成性，一旦城破，将玉石俱焚。城下野蠻好戰的蒙古兵，驅趕着大批女真、漢族俘虜以及婦孺老幼，逼他們為前驅冒着炮子箭矢，滾木礌石，背着柴草去填平護城壕溝。面對剽悍善戰的蒙古大軍， 守城将士雖無必勝的把握，但有必死的信念，他們決心以死報效家國百姓和國君。
蒙古軍兇猛進攻，炮火連天，硝煙彌漫，箭如雨下，殺聲震天。白熱化的攻防戰，一波波地展開。蒙軍所使用的“回回炮”來自中亞，威力頗大，石頭炮子能将門樓上的立柱擊碎。金軍則用“轟天雷”火炮還擊，用鐵罐盛火藥，以火燃引信擊發的，炮聲如雷，炮彈落處，半畝地為之灼熱，鐵盔鐵甲皆被穿透。蒙古軍敢死隊則裹着生牛皮沖至城下，在城牆下掘洞藏身其間，使守軍無可奈何。有人給守将獻計，用鐵鍊懸“轟天雷” ，順城牆垂下，到蒙古兵掘的龛洞口而發火，即便洞裡的人身上裹着牛皮也被炸得粉身碎骨。金軍還裝備有倚重“飛火槍”，也是一種火藥槍，可射中十幾步外的目标，使蒙軍不敢過于近前。
金軍也不是一味被動防守，一些将士經常從暗門中突出城外，出其不意地襲殺敵軍。
金軍在浴血奮戰，在殊死拼搏，而總帥完顔白撒卻膽怯無能。據史料記載，平章完顔白撒一向剛愎自用，又無謀無勇，對待屬下卻很苛刻，以此立威。當初，三峰山兵敗、蒙古軍剛進圍汴京之時，有一個叫楊居仁的漢臣建議白撒乘蒙軍遠來且久戰疲憊之機，主動出兵攻擊。白散不同意，并懷恨在心。他派心腹完顔麻出斤等人率萬餘民夫 ，欲掘開黃河堤壩，引水沖淹蒙軍，以固京師防衛。民夫們剛開挖不久，蒙古鐵騎就掩殺過來，完顔麻出斤被殺，民夫們大部分遇害，僅有200多人僥幸逃回。
樞密副使赤盞合喜，曾經精血守鳳翔，立過戰功，并常常以此自誇，到處說自己如何勇猛，如何立下不世之功。然而在這次守禦汴京城的戰事中，當他得知哀宗竟把他派到蒙軍進攻最為激烈的城西擔任主将時，竟然吓得魂不附體、語無倫次、面無人色。
汴京攻守戰共進行了16個日日夜夜，蒙軍不顧傷亡慘重，發起一次次猛烈進攻，汴京城内房屋損毀嚴重，到處是冒着青煙的殘垣斷壁 ，散亂的瓦礫下都是戰死、餓死者的屍體。據記載，雙方戰死者，數以百萬計。 蒙軍總指揮速不台見金軍頑強抵抗，加上城防堅固，知道汴京難以攻下，終于在4月8日宣布停止進攻，蒙古人還說：“既然兩國已經講和，為什麼還要互相進攻呢” ？
蒙古軍銷毀了攻城器械和炮車，主動後退， 漸行漸遠。汴京軍民望着遠去的蒙古大軍，長籲了一口氣，互相說：“如果蒙軍再有3天攻勢不解，城池就會被攻破了（彼再攻三日，城必破矣）”。......
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