当成吉思汗率领蒙古大军主力攻打花剌子模南部地区时，术赤偏军也在攻打玉龙杰赤。
此时的玉龙杰赤，虽然被图儿罕太后在逃跑时带走三万骑兵，但还有七万骑兵和十万步兵驻守，加上城内百姓有一百五十万之众，能够武装起来的预备军可达三十万人。玉龙杰赤最高长官是图儿罕太后的堂兄弟忽马尔异密，也是一名职业军人，很久以前就加入了花剌子模骑兵队伍。他在术赤偏军到来之前，组织工匠制造了上千辆重兵器车和大量武器装备，并发动百姓到附近采掘石油、收集石块。
而术赤偏军不过两万骑兵、两万攻城步兵、五千重兵器车兵和工匠兵、五千后勤步兵。兵力仅是玉龙杰赤守军的十分之一。因此忽马尔异密并不把这支偏军放在眼里，以为凭借优势的兵力，坚固的防御工事，一定能阻止蒙古军队的进攻。
术赤偏军开到玉龙杰赤城下后，在两里开外围绕城墙安营扎寨，并把帅帐设在玉龙杰赤东门以东三里处。
然后术赤偏军通过射箭的方式将成吉思汗安民文书射入城内，劝降玉龙杰赤军民。但忽马尔异密自持手握重兵，拒绝投降。而其他官员也听说蒙古大军杀降的事情，所以也全部支持忽马尔异密的决定。
次日凌晨，术赤便指挥重兵器车兵操作五百余辆重兵器车攻打玉龙杰赤城墙。城墙上的守军也不慌不忙操作上千辆重兵器车还击。蒙古重兵器车虽然质量好但数量不多，玉龙杰赤重兵器车虽然是其一倍但质量又不好。交战三月有余，两军各有伤亡。
到了第四个月，术赤偏军的粮食开始减少，而玉龙杰赤守军的长箭、石油也消耗的差不多了。术赤心想，这样打下去不是办法，只有把敌人引出来歼灭。
而此时忽马尔异密也在想，必须在城内的弓箭、石油消耗完之前，主动进攻，才有取胜的可能。
又过了十余天，玉龙杰赤守军发射的火箭、抛掷的的石块越来越少，术赤即命令两万攻城步兵开始推送攻城云梯开始攻城。城墙上的花剌子模守军也英勇反击。
术赤见此情景，命令重兵器车兵向两边转移，然后率领一万蒙古骑兵也来到城墙下面，全部下马站在地上，使用射箭的方式袭扰城墙上的守军。术赤此举，是想引诱城内守军出城作战，再将其引诱到一个有利于蒙古骑兵作战的地方围而歼之。
围而歼之的地方术赤也找到了，就在玉龙杰赤以东三十里处的一块形如面盆的山谷，四面环山，原本是图儿罕太后的一个后花园，现在已成为一片荒漠。术赤早已让察合台率领一万骑兵埋伏于山谷周围的山林里。
但是术赤率领一万骑兵在玉龙杰赤城下放箭好一阵子，忽马尔异密却始终按兵不动。因为他见蒙古骑兵箭术了得，迟迟下不了出城迎战的决定。
于是术赤又学着三国时期诸葛亮骂司马懿的样子，让蒙古骑兵扯起嗓子破口大骂，但忽马尔异密和玉龙杰赤守军又听不懂他们在骂什么，只是感觉他们在示威、挑衅。于是术赤又找来一些懂花剌子模语言的步兵，写文书射入城内。文书的内容是，玉龙杰赤最高长官，贪生怕死，胆小如鼠，宁做缩头乌龟，妄称花剌子模勇士。
忽马尔异密收到文书后，勃然大怒，即率领七万骑兵出城迎战。