劉綎自偵察回去之後，即命軍隊加緊建造雲梯、衝車等攻城武器。
連著幾日，白天都有倭寇從倭城裏出來，四處亂放鐵袍，四處挑釁。到了夜晚又通宵的放銃炮，還把明軍擺在倭城外的稻草人誤認作攻城的明軍，先是被嚇得哇哇叫，然後就是一通瘋狂的鐵炮攻擊……可見到了這個時候，倭寇已經被逼的快瘋了。
小西行長一直還念叨著和談之事，卻被手下的倭僧製止：“彌九郎，你與其卑微和談，不如戰死沙場，那樣才是武士！”
小西一愣，心中回味這番話，似乎正戳在內心深處某一點上。想他在日本征戰多年，從商人破格拔擢為武將，不正是成就了兒時的英雄夢？他雖不是世家出身，但今天他的成就，又有哪個世家武士比得過他？
一番掂量之後，他打消了和談念頭。
二十九日，陸軍趕造的登城器械基本完成，且運到了倭城外，這無疑又給倭城內的人再施加了一層心裏壓力。登城器械有了，於是定下兩日後攻城。陳璘的水師似乎也聞到了‘氣味’，正從左水營蔽海而來，劉綎也正好要找陳璘商量水陸合作的事。
十月初一早上，陳璘自己倒先找到了劉綎，來意一說，也正是商量水陸合兵。兩人一拍即合，很快又說好了時間，於是各自回去準備，就等攻城時刻到來。
黃昏時分，水陸同時開始行動：陸路，劉綎催促著陸軍先鋒驅動著炮車、攻城器械漸漸逼近倭城；海上，陳璘也率千餘船隻，以李舜臣為先鋒，進屯順天前洋。這些艦船均掛黑帆，上豎著五彩旗幟。
二日黎明，劉綎親自登上山台，掛大將旗幟，巨大的旗幟迎風招展，煞是威風。天亮時起了大霧，劉綎大喜，加緊督促前鋒進薄城下，萬餘披甲騎兵在後。
推進到倭城外圍木柵外十餘步，一小股倭寇從倭城一小門突然殺出，竟是殺了個措不及防，先鋒遭突襲，戰死四十餘人後隻得暫時撤退。
也隻等待了片刻，便再一次組織起進攻，這回先鋒部隊以牙還牙，斬得敵首級十餘枚。
可接下來就有些麻煩，要想把那些笨重的登城工具再靠近一些，卻是非常艱難。隻要距離還有二十步遠，就會受到一波猛烈的火炮攻擊，不僅正麵受敵，屯兵於西、北方的明軍同樣受到火炮壓製。而且在猛烈的火炮壓製下，隻能屈身於飛樓、炮車邊上進退維穀，連撤退都不行。
陷入被動，士氣很快衰竭，尤其當太陽升起，濃霧漸漸散去，所有的人馬、器械全部暴露在天光下，讓倭城內的人看的清清楚楚。
這下天時、地利全沒了，倭寇很快組織起精準的火炮射擊，城外的明軍頓時被轟的陣腳大亂，還來不及躲避，跟著一股人馬就殺了出去……好一頓砍殺，如砍瓜切菜。再看明軍這邊，或死或擒，再要麼逃的時候腳底踩中暗器菱鐵受傷被狙。
這菱鐵是小西行長這黑心玩意兒故意撒在外城的各條路上，東西不致命，但就是瞬間能讓軍隊喪失戰鬥力。
劉綎可氣壞了，又心疼壞了，這其中還有好多是他的家丁也受了傷，都是他從西南各地精心挑選培養出來的精銳，最是擅長山地作戰。
劉綎氣的不輕，恨不得現在就撕了那鬼子小西，而且氣的也不想指揮了。但城北還埋伏著一支軍隊，副總兵吳廣左等右等都等不來劉綎的命令，直到中午，將士因為一夜未眠，又困又乏，很多人幹脆躺在炮車上睡著了。
就因為人困馬乏，才被鑽了空子，城中突然殺出一股倭寇，突襲了這支埋伏的人馬。一頓亂砍亂殺，吳廣部隊驚慌之下四散潰逃，剛才還在炮車上睡覺的士兵大都命喪刀下。不僅如此，倭寇還從城中取來柴薪、草束，放火焚了飛樓、炮車。
占據了優勢的倭軍見明軍已經潰不成軍，便不再有所顧忌，一股腦從城內衝出來，四處大開殺戒。副總兵李芳春、遊擊牛伯英率部奮力抵抗，倭軍這才退了回去。
日暮時分，海水退潮，水師不便久戰，隻能退去。陸上這邊，陸軍在經曆了魔幻的一天後，終於能喘上一口氣，隻是回頭再看這一片狼籍的戰場，很多人連哭都哭不出來。
這一天，陸軍戰死200，受傷600，劉綎還想問罪於副總兵吳廣，讓吳廣倍感憤怒，拒不受命。不過劉綎也不在意，軍中還有那麼多監軍，就是處罰論罪他也說了不算。
劉綎事後又與陳璘密約，約定次日傍晚合力再攻順天，陳璘應允。
三日午時，小西行長派人在城外插一白旗，意圖與明軍講和。劉綎生怕其中有詐，便提出先釋放城內被俘的朝鮮男女，才可議和。
最終兩方並沒談攏，自然繼續開打。
直到傍晚，海潮再次漲了起來，陳璘按照與劉綎的約定，和李舜臣一起，趁著海潮進攻順天。
六百餘艘明、朝水師戰艦從鬆島海峽蔽海而來，分成了兩隊，分別向順天倭城和宇都宮國駐紮的入江口發起猛攻。