一次齐射，就把城门洞中的盟军射杀得七零八落，死伤惨重，站立者屈指可数。西凉军刀斧手再一拥而上，挥动手中锋利的刀斧，将剩下的盟军杀得一干二净。没有盟军阻拦之后，负责打开城门的西凉军，顺顺利利地抽出了章城门的铁制门栓，将章城门大开。与此同时，马超也率部冲上了长安城墙，城墙之上，喊杀声透过空气中一片片雪花，仍能传播到很远的距离，几乎全城都能听见。西凉军一上城墙，就首先杀向城门楼。驻守城门楼的二千多盟军陡然遇袭，十分慌张，一举被西凉军冲杀得惨败，有的盟军士兵靠着城墙，还被撞下城墙去。马超扔了长枪，夺来一把刀，奋力砍断了转盘上的铁索，木桥就轰然倒塌，搭在了壕沟之上。在不到一炷香的时间，潜伏在长安城中的西凉军就顺利地攻克了章城门，放下了木桥。一切准备就绪后，马超就点燃了一把火把，朝着西边挥舞火把。
听到长安城中准时响起惊天动地的喊杀声，又看见章城门上有一束火把正被挥舞成一圈一圈的，刘范心里大喜，命令西凉军全军都跟上，骑兵在前，步兵在后，向章城门前进。马超的火把引来的不仅是西凉军，还有驻守长安城中的盟军。攻夺章城门，势必要发出剧烈的声响；擂鼓声和火把的意味则更加明显。喊杀声很快就吵醒了整个长安城，皇甫嵩、曹操、袁绍、孙坚等人都以为这是西凉军在夜袭长安城，立即从床上爬起来。但再仔细一听，这喊杀声不像是在城外发出的，倒像是在城中发出的。这就意味着，长安城中就有西凉军在！盟军将帅们都是大惊，听闻是西城传来了喊杀声，就立即率领盟军大部向西城赶来。
当盟军姗姗来迟时，章城门上的守军已经死伤殆尽，城门已经被打开，木桥已经被放下，而且从城门洞往外看，都能看得到城外正有一大群人举着火把，极速往章城门赶来。那些举着火把的人，皇甫嵩用脚趾头想想，都知道那是西凉军又回来了。皇甫嵩吓得出了一身冷汗，来不及想想这西凉军是怎么入城的，旋即指挥盟军围攻马超带领的这两万西凉军，意图在西凉军主力入城之前，打败这支潜入长安城的西凉军，最起码也要把城门给关上。但西凉军最引以为傲的就是其机动性冠绝天下。还没等盟军攻击在城中的马超部，刘范第一个就冲进了章城门之中，向盟军杀过来。
一看到刘范那一张脸，盟军纷纷吓得退避三舍。紧跟在刘范身后的，就是数万西凉铁骑。西凉铁骑跟在刘范身后，向一把餐刀切入牛排一样，不费吹灰之力地就攻入了松散的盟军之中。盟军经过世家大族的补充之后，主力军反而变成了私兵，而不是有战斗力的原盟军。一个冲锋，西凉铁骑就把一大群盟军士兵撞倒在地，进而被马蹄踩破脑袋。西凉铁骑一往无前，进入盟军阵中如入无人之境，挥舞着手中的马槊和弯刀，杀得大多数都是步兵的盟军大败。
皇甫嵩看到这一边倒的战斗，就立即命令盟军退却，退却小巷之中去。西凉铁骑也跟着盟军冲入长安城，与盟军展开巷战。刘范知道，皇甫嵩这是想利用长安城的街道来削弱西凉铁骑，因为骑兵在城中密集又狭窄的街道巷口之中颇为不便，不容易调头，不容易退却。于是刘范不急着让西凉铁骑都追上盟军，而是让西凉铁骑都下了马，然后再去追击盟军。下了马，西凉铁骑的战斗力依然比没有战斗经验的世家私兵强的多。在街道小巷之中，西凉铁骑和西凉步卒都杀得盟军节节败退。皇甫一看巷战不行，又命令盟军退入长乐宫和未央宫，想利用二宫的深不可测来拖垮西凉军，分散西凉军。但西凉军严密的建制，始终没有被二宫所冲散。
盟军便又是被打得节节败退，甚至都退入到了长乐宫和未央宫中的各种尚之中。这时，曹操建议皇甫嵩放火烧了长乐宫和未央宫，以大火来阻止住西凉军的步步紧逼。等大火熄灭之后，再趁机反攻，才能有机会将西凉军赶出长安城。皇甫嵩想也不想，就严词拒绝，并骂得曹操狗血淋头。皇甫嵩认为，长乐宫和未央宫是大汉的宫殿，是高祖建立的举世无双的大宫，甚至在洛阳城的南宫和北宫都不能相提并论。宫中还保留着汉室积攒了两百年的奇珍异宝，宫女宦官不比洛阳少，且祖宗牌位都还供在宫中，对大汉的重要性无可比拟，怎么能烧毁？曹操知道皇甫嵩愚忠，不再进言。
很快，西凉军就像洪水泛滥一样，席卷整个长乐宫和未央宫，把盟军赶出了二宫。盟军没有办法，只能又退守北面的明光宫、北宫和桂宫。西凉军锲而不舍，很快就撞开了宫门，又尾随着盟军追入三宫。
在未央宫和长乐宫中进行激战时，郭嘉进言，说盟军有可能会火烧二宫，以来阻挡西凉军的攻势。刘范大笑，说皇甫嵩为人愚忠，绝不会轻易烧掉这两座对大汉意味深远的宫殿。果然，皇甫嵩乖乖地退出了二宫，二宫整个都落入了西凉军手里。未央宫和长乐宫的面积就占了长安城的一半的面积，在其北的北宫、桂宫和明光宫都很小，夺下三宫并不难。
刘范派遣一部西凉军数千人，前去占领了北宫、桂宫和明光宫之间的街道，将三个宫分割开来，然后再集中兵力逐个击破。官军被分割在三宫之中最大的明光宫，鲜卑军被封闭在桂宫，乌丸军被逼进了北宫之中。只要先攻败了三军之中最强大的官军，弱小的鲜卑军和乌丸军就可以一鼓而下。但在一片混乱之中，刘范分辨不出官军在哪里，皇甫嵩在哪里。