公元一二一二年十月，远在金国中都的大蒙古国成吉思汗开始集结军队，准备进攻“得而复失”的金国西京大同府，为第三路军副指挥使带都剌莎合尔刚报仇。
第一次中都之战后，包围中都的蒙古大军原有骑兵五万、步兵六万，后来博尔术伤好返回后，带来也遂新召的骑兵四万，蒙古骑兵继续攻打中都周边州县，得降军五、六万人，全军增加到二十余万人马。
当收到抹捻尽忠攻占大同府、杀死带都剌莎合尔刚的紧急军情后，成吉思汗勃然大怒，准备再次进攻大同府。
成吉思汗亲任主帅兼前军主将，博尔术、郭宝玉为副将，率领纳牙阿的第一万人队、博栾台的第二万人队、术赤的第三万人队、哲别的第七万人队，总共四万蒙古骑兵为前军。任命木华黎为中军主将，率领三万攻城步兵为中军。任命石抹明安为后军主将，率领三万后勤步兵为后军。全军共计十万余人马，秘密向大同府进发。
成吉思汗给哈萨尔留下五万骑兵、五万步兵，命他继续围攻中都。成吉思汗对哈萨尔说，我们虽然秘密向大同府进发，但我估计金军迟早会知道，到时完颜纲有可能会率领十万女真骑兵来增援，你不要和他们硬拼，把部队往北边收拢，等我们回来再合围女真骑兵。
哈萨尔说，尊汗兄命！
向大同府出发前，成吉思汗让后勤步兵给先行的四万蒙古骑兵和三万攻城步兵每人发了一根粮袋，里面装有二十斤粮食。
金国中都距大同府一千余里，成吉思汗、博尔术、郭宝玉率领四万蒙古骑兵一路狂奔，于五日后的夜晚来到大同府城下。
成吉思汗命令全军，把大同府给我围起来，就是一只鸟儿飞出来，都要给我射下来！
于是四万蒙古骑兵将大同府团团围住，每名士兵都手握两支火把，以迷惑金军。包围完成后，成吉思汗命令一万骑兵负责警戒，三万骑兵采用“虚设营火”的方式生火做饭、搭建帐篷。
抹捻尽忠站在大同府城北城墙上，紧张的观察敌情。他本来打算趁蒙古骑兵远道而来，立足未稳，打他个措手不及；但他又搞不清楚蒙古骑兵到底来了多少人马，成吉思汗亲自带领大军来攻，这支骑兵应该是蒙古骑兵的主力，自己手上虽有十多万人马，但以步兵为主，大都新召而来，战斗力弱。
抹捻尽忠思考了很久，都不敢贸然出击。蒙古骑兵则安排一万人马轮流警戒，其他士兵则安心睡觉。
次日凌晨卯时三刻，成吉思汗指挥大军，通过放箭的方式，开始进攻大同府。成吉思汗知道攻城步兵和后勤步兵没有赶到，蒙古骑兵想攻下大同府几乎不可能，于是命令全军放慢进攻节奏，一边袭扰，一边休整。
十日后，木华黎率领三万攻城步兵来到大同府城下。成吉思汗没有急于让他们参加战斗，而是让他们一边休整，一边到金军看不到的地方挖掘泥土，用吃完了的粮袋装土，为“跑马上城”做准备。
又十日，石抹明安率领三万后勤步兵带着大量粮食物资来到大同府城下。成吉思汗也是让他们一边休整，一边驱赶拖运粮食物资的牛马将攻城步兵装好的土包运至大同府城北两里处。攻城步兵继续挖土，后勤步兵又将剩余的粮袋带来继续装土，装好的土包达到十万个。
大同府原有人口三十余万，由青壮年组成的预备军也有十万余人，后来有的被胡沙虎强征入伍对抗蒙军，被蒙军杀死；有的投降蒙军，又被抹捻尽忠带来的金军杀死，剩下不足五万人。抹捻尽忠把他们全部编入金军，如此大同府内的金军达到十五万。蒙古大军还没有到来之前，抹捻尽忠就率领大军出城搬运石块，堆在城墙上的石块多达上百万块。同时抹捻尽忠组织城里的妇女老人大量制造弓箭，城里的弓箭多的连兵器库都装不下了。此外，抹捻尽忠知道蒙古骑兵最厉害的就是射箭，几乎每个蒙古骑兵都可以做到“百步穿杨”，这一点就是女真骑兵也很难做到，更何况是新征召的金军步兵？于是为了弥补这一缺陷，抹捻尽忠在谋士的建议下，制作了十台放弩车。
抹捻尽忠制作的放弩车，是他找汉人工匠制造的。每台放弩车需要用一百余斤青铜、纯铁和四百余斤木材制造而成，它使用青铜卡尺固定弓弦，以青铜轱辘进行上弦，而后在人力的操作下发射。这种放弩车在汉人春秋战国时期就被发明出来了，但造价很高，且体型庞大，行动不便，至少需要二十个人操作才能有效的使用，所以未能普遍使用。但在此危难时刻，抹捻尽忠想到这个办法，便找来汉人工匠制造了十台“简易化”的放弩车。
抹捻尽忠制造的是轻型放弩车，仅五百斤重，射程可达半里之外。在春秋战国、秦汉两晋、南北时期，放弩车被普遍运用到攻城、防御之战中，一般的放弩车大约一千余斤，射程可达一里之外。后因体积庞大，不利野战，慢慢被弃用。抹捻尽忠制造的虽然是轻型放弩车，但射程仍是一般金军弓箭手的五倍，蒙古骑兵的两至三倍。而且发射的弓箭长度、重量都是普通弓箭的两倍，杀伤力极大。
在大同府被蒙古骑兵围困的这段日子里，抹捻尽忠也没有闲着，他把这十五万人马组织起来，一边警戒蒙军，一边加紧训练。抹捻尽忠还建立了一支由女真人组成的“重装百人队”，专门训练放弩车的使用技术。
十月二十五日凌晨卯时，成吉思汗下达总攻大同府的命令。后勤步兵负责搬运土包，攻城步兵负责举起盾牌挡住金军弓箭和扔下的石块，蒙古骑兵则向城墙上的金军放箭以掩护步兵。成吉思汗则在纳牙阿万人队的保护下，和博尔术、郭宝玉、木华黎、石抹明安、纳牙阿在半里之外临时搭建的点将台上指挥战斗。
战斗一开始就进入白热化，持续中午时分，已有很多金军被蒙古骑兵射死射伤，也有很多蒙古步兵被金军砸死砸伤。
抹捻尽忠一直躲在城墙后面观察成吉思汗的动向，成吉思汗一旦靠近城墙，就准备使用放弩车射杀。可是成吉思汗可能因为上了年纪的缘故，一直站在点将台上指挥战斗，没有向城墙靠近。眼见蒙古大军把土包也堆越高，抹捻尽忠十分着急。此时南风骤起，而且越刮越大。抹捻尽忠心想，此地难得刮这么大的南风，莫不是天助我也？此时不用放弩车，更待何时？
于是抹捻尽忠命令重装百人队推出放弩车，对准半里之外的蒙古大军点将台，向站在上面的成吉思汗放箭。
抹捻尽忠大声命令说，不要管其他人，给我只照着那个成吉思汗射！
十台放弩车同时放箭，十只重箭同时射向成吉思汗。
成吉思汗等人正站在点将台上指挥战斗，忽见从大同府城墙上飞来数支弓箭，都有点懵了。郭宝玉知道汉地有一种名叫放弩车的武器，可以将弓箭的射程增加到好几倍，所以他最先反应过来。
郭宝玉转身一把抱住成吉思汗，可惜为时已晚，成吉思汗胸口已经中了一箭，郭宝玉后背也中了一箭。木华黎也赶紧张开双手护住成吉思汗，腹部也中一箭。博尔术也想护住成吉思汗，无奈腿上有伤，摔在台上。其余七箭则射在木台上，发出铛铛的声响。
纳牙阿一边把成吉思汗扶下点将台，一边命令士兵，保护成吉思汗！
上千蒙古骑兵赶紧跳下马来，举起盾牌，保护成吉思汗往后面的大营撤。
抹捻尽忠再命令重装百人队放箭，就“无的放矢”了。
在城下指挥蒙古骑兵的哲别，见成吉思汗被射伤，又惊又气，赶紧指挥蒙古骑兵向放弩车方向放箭，金军的重装百人队很多被射死。