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。