事实上长安城的防御力比东都洛阳都有过之而无不及，除四周山川的天然屏障外，外有高墙维护，外墩城墙宽达八丈，可容十多骑并排而驰，城楼宏大，四面十二门，门与门之间可相互照应，门前有渭水之水形成的护城河。城墙上到处都是弩箭机，这种弩箭机每发射一次，就会射－出上百只劲箭，射程更在五百步以外，威力十分强大。另外，檑木、滚石、磨盘、石灰粉、桐油等守城工具更是堆积如山，实在是不容易攻克。
牛辅和贾诩站立在距离城头十里外的高达五丈的箭楼上看着长安城。贾诩道：“据我所知，吕布的人马已经是长安城内的最后一只生力军，吕布战败之后，城内的残兵败将加在一起最多不过一万人，就算他王允有通天的能耐也守不住城池。”
牛辅担心的说：“本太师最害怕的就是王允以天子的名义发出檄文要求各地诸侯前来勤王，那我们可就被动了。”贾诩笑道：“太师放心，就算他发出檄文，也不会有一路诸侯前来支援的。”牛辅道：“这是为什么？”贾诩道：“距离我们最近的曹操、袁术反目成仇互相敌视互相牵制，动弹不得，而袁绍最近又和公孙瓒争夺青州无暇顾及。其他的诸侯不是距离太远就是胸无大志，怎么肯派兵支援，王允已经是俎上之肉，任凭太师宰割了。”
牛辅看了一下时辰，已经日落西山了，吩咐道：“今天就算了，明天一早全军出动，包围长安城。”
第二天大清早，太阳刚升起一竿子高，牛辅率领十万大军进逼长安城。一上来就摆出从东西南北四个方向一起攻击的架势。
牛辅主攻东门长乐门，典韦攻西面安定门，高顺攻南面永宁门，李傕攻北面安远门。十万大军，每一路两万，浩浩荡荡的向长安城进发。
王允一早就来到了城头上，就像贾诩说的吕布战败之后，他手中只剩下一万不到的人马，面对十数万大军，急的脑门子冒汗就差跳脚了。
尽管如此，牛辅的军队并不是一帆风顺，长安城实在太高大太坚固了，加上王允亲自守城激励士气，并且在城头上造谣说：西凉兵进城后将要屠城。所以，士兵们同仇敌忾奋勇作战，第一天的攻击居然受挫，牛辅损兵折将，没有踏入城内半步。
回到军营之后，贾诩又献计，要求牛辅只围不打，切断长安城的粮道，用不了半个月，王允除了打开城门投降没有半点出路。
牛辅下令把城池团团包围，一只苍蝇也不能放出来。这几年长安城附近一直大汗，粮食本来就减产，加上军阀掠夺，饥民无数，城内的存粮根本有限，不到五天的功夫，城内的小户就断粮了，十天一过，大户的粮食也纷纷告罄。就连宫中的饮食业即将断绝，王允和士兵们也是饥一顿饱一顿。除了吕布之外。
吕布这家伙出了名的穷凶极恶不知道体恤士卒，当此青黄不接强敌压境的时节，他仍然是每天酒池肉林笙歌艳舞快活的不得了。董卓死了之后，他就把貂蝉给霸占了，被貂蝉迷得六神无主五迷三道，每天也不上城楼守城，只是在家里饮酒作乐。还编排了大型舞蹈，让宫女们跳给他看。
此举惹起了军方的不满，原属于高顺的部将益州蜀郡人李蒙，对于吕布的白痴行径实在是看不过去，心想，就凭吕布的德行长安城早晚要落到牛辅的手上，与其让牛辅杀进来生灵涂炭，弟兄们血染沙场，还不如我打开城门往他们进来，高顺现在正在牛辅那里做官，牛辅一定不会亏待我的。
李蒙把自己的想法讲给手下听，手下的官兵们纷纷表示：早就想这么干了。于是李蒙派人从城墙上溜下去，和城外的高顺联系，表示愿意打开城门放西凉兵入城。不过他们只愿意迎接高顺，所以只能打开永宁门。高顺连商量都没和牛辅商量当即同意，派快马通知牛辅。牛辅大喜过望。
这天夜里，李蒙带着手下一千人在四门巡视，最后来到永宁门。守护永宁门的城门校尉也没在意，因为李蒙每天这个时候都会来巡视一番。城门校尉还很热情的跟李蒙打招呼：“老李，辛苦了！”
李蒙叹道：“谁说不是呢，也不知道这该死的仗什么时候才能打完。”城门校尉叹了口气没说话。就在李蒙转身要走的时候，李蒙忽然发出一声长啸：“杀！”他手下的以前士兵一起涌向城门，把守护城门的七八十名士兵一顿刀枪剁成肉酱，哗啦一声打开了永宁门，并且砍断铁链放下吊桥。
高顺的人马早就集结完毕在黑暗中隐藏着，看到城门内火光明明灭灭的闪耀三次，知道李蒙已经得手了，立即挥军入城。但高顺还是担心上当，事先派出三百名骑兵先杀入城，等他们安然无恙的进城，才放下心来，催动大队人马进入城内。
永宁门城头上守城的士兵，听到城头下人喊马嘶并伴有惨叫声，以为发生夜惊，急忙派人下来查看，一看之下才发现西凉兵大量入城，吓得一个个抱头鼠窜，不敢还击。高顺手下两万兵马，分成两队，一万步兵杀上城头，占领永宁门。另外的一万骑兵，转战东门，迎接牛辅的主力部队进城。
牛辅正在城外等的焦急，突然听到城内一声暴喝，战鼓号角一起暴叫起来，知道高顺已经进城，急忙命令部队向前推进来到护城河外。牛辅发现城头上正在混战，长乐门已经无人守御，急忙命令步兵踩着云梯冲过护城河，往城头上爬。于是城内的西凉兵越来越多，城头上的混战规模越来越小，渐渐的只剩下西凉兵了。
“轰隆！”一声响，城门大开，接着沉重的吊桥被放了下来，牛辅坐在马上哈哈大笑，喝令身后的骑兵进入城门。此时，高顺基本已经把长乐门外的守城兵给肃清了。牛辅留下兵马守御，其余的人冲向城内攻打皇宫和王允的府邸。
