建康朝廷終於做出了決議，與蒙古的衝突交給楊炎付責交涉，儘量能夠保持與蒙古之間的和平，但如果蒙古軍再度挑釁，也准許宋軍予以反擊，並以武力收復燕雲十六州。
但燕州離建康的路程有二千五百多裡，雖然這時宋軍收復燕山府以有一個多月，沿路傳遞消息的驛站都以經建立起來，但要把消息從燕州傳回到建康府，至少也要六七天時間，再加上朝廷討論研究，因此等朝廷的決議傳到燕山府的時候，以經是二十天以後的事情，這次蒙古軍以經向燕山府發動了進攻，宋蒙之戰終於爆發了。
鐵木真首先接到了札八兒火者的通報，知道宋蒙惡交之後，也不禁大吃了一驚。他現在確實還不希望與大宋撕破瞼，因此心裡也在埋怨博兒忽，做事實在太辻魯莽了。宋軍提出的這樣要求也不是什麼大事，要留下人口，留下就是了，最多移交下一個州城的時侯，先把居民都帶走，別讓宋軍看到。就算不同意宋軍的要求，也可以暫時停止移交，雙方重新協商，說不定蒙古還可以向宋軍再要一些好處，但博爾忽這一鬧，早先時間談好的條件就全砸了，弄不好蒙古一點好處也勞不到了。
因此鐵朩真立刻招集衆將，商議如何補救的辦法，但就在這時，蔚州的敗軍趕到建州，向鐵木真報告，宋軍以經岀兵攻佔了蔚州，博爾忽戰死。
這個消息非常令人鎮驚，衆營的衆將都不禁有些發懵，而鐵木真聞聽之後，也怔了半響，然後猛然站了起來，拔出了佩刀，向南方猛砍了幾刀，厲聲道：“長生天在上，我鐵木真當衆起誓，博爾忽的仇我們一定要報。”
衆將這才明白過來，立刻就像是炸了鍋一樣，喧騰起來，蒙古將領固然是義憤填膺，就連契丹族的將領也羣情激奮，紛紛大喊着：“報仇，報仇，爲博爾忽報仇。”
滿營之中，只有耶律楚材和郭寶玉還保持着冷靜，兩人互相看了一眼，都從雙方的目光中看出了擔擾的神情來。
郭寶玉出身於將門之後，自幼對征戰之事十分感興趣，宋金敵對五六十年，他自然會留心關注，雖然他從未參加過對宋朝的戰鬥，但並不表示他對宋軍的情況一無所知。通過對這十幾年以來，對宋金之戰的分析，郭寶玉得出的結論是：宋朝的綜合實力以經超過了金國，而宋軍的戰鬥力，也不輸於金軍。
等郭寶玉歸降蒙古軍之後，又把蒙古與宋朝進行了一番對比，雖然在軍隊程面上，蒙古軍的戰鬥力或許是最強的，但蒙古的綜合實力實在太弱了，連基本的後勒保障都做不到，只能靠搶掠佔領地區來維持大軍的供應。雖然這種做法在一定程度上可以解後勤的問題，但這也容易造成在佔領地區的不穩定，甴其在雙方對持的時候，這一點尤爲重要。而且這一次進攻金國，蒙古軍一共才十佘萬人馬，而宋朝卻出動了超過五十萬的兵力，雙方的總體實力對比，相距實在太大了。因此一但和宋軍開戰，蒙古軍的勝算並不大。
不過郭寶玉到底只是剛剛歸降蒙古軍，見鐵木真盛怒，也不敢輕易出言反對，只好看着耶律楚材。希望他能夠勸說一下鐵木真。
耶律楚材雖不向郭寶玉這樣，能把宋蒙的實力對比分柝清楚，但事實擺在了眼前，沒有宋軍的幫助，蒙古軍對金軍的進攻是舉步維艱，連興中府這樣的小城也攻不下來。而宋軍的守城能力更在金軍之上，又有中都這樣的堅城可守，因此他和郭寶玉的看法一樣，蒙古軍難以取勝。
但耶律楚材也深知，在這個時候，是勸不住鐵木真的。如果戰死的是別的大將或許還好些，但偏偏就是博爾忽，他不僅是蒙古軍的四傑之一，而且還是鐵木真的母親額爾論的養子，與鐵朩真親如手足一般。因此鐵木真是不會聽從任何人的勸阻，勸也白勸，只能等戰勢陷入彊局，鐵木真的頭腦冷靜下來再說。
因此對郭寶玉的以目示意，耶律楚材只得抱以苦笑。
而鐵木真可以管不了那麼許多，見衆將都主張與宋軍一戰，也立刻開始安排佈置。
首先鐵木真下令，把哲別、速不臺、耶律阿海及蒙古兵從臨璜府招回，只留下耶律留哥帶契丹士兵守衛臨璜府。同時大軍也從建州撤退，在順州聚集，合兵去進攻宋軍的燕山府。不過體諒郭寶玉是漢族人，因此留下他守衛建州，不參與進攻宋軍的戰鬥。
而這時蒙古部中又發來了二萬援軍，全軍加在一起，共計超過了十萬，而且基本都是蒙古部的本土戰士和早期就加入蒙古軍的其他各族士兵。兵力可以說是雄厚之及。同時鐵木真又下令，在宣化州、弘州、奉聖州、薊州、順州、大定府等地，徵集糧草物資，供應軍用。
安排就緒之後，鐵木真立刻率領大軍，向通州發動了進攻。
通州在燕山府正東約四十里處，是燕山府東面的門戶，而在通州南北的順州和薊州都在蒙古軍的掌握之中，因此從東邊打開燕山府的缺口，是非常合理的進軍路線。
鐵木真雖然一心要爲博爾忽報仇，但倒底沒有失去理智，他深知攻城能力不足是蒙古軍的一大軟肋，冒然去進攻燕山府這樣的堅城，無異於以卵擊石，因此先圍攻通州，迫使宋軍離開燕山府城，趕來救援，然後在野戰中擊敗宋軍。如果宋軍不救通州，那麼蒙古軍在攻下了通州之後，就繞過燕山府，殺入河北內地去燒殺搶掠。
因爲通州並不是大城，而蒙古軍由郭寶玉訓練了近兩個月，攻城能力也有了一定的提高，鐵木真覺得攻下通州，還是做得到的。
守衛通州的是高震和劉仁先，共計有三萬宋軍。通州城的城牆不高，但守城的物資器俱十分齊備。同時還配備了十門火炮。
因此在攻城戰一開始，蒙古軍就被宋軍來了一個當頭一擊。曾經令金軍吃過不少苦的火炮輪番發射，噴出一道一道火舌，帶出了巨大的轟鳴聲，打向三百餘步開外的蒙古軍陣中。震得蒙古軍心驚膽寒。人馬大亂。蒙古軍甚至還沒有發動進攻，就開始向後退卻了。
鐵木真也無可奈何，而且他也知道這不能怪士兵們，無論是誰突然遭受到這樣的打擊，也會馬上想到後退的。但他又不甘心就這麼收兵，只好先退兵五里，然後重整旗鼓，再來進攻通州城。而這一次蒙古軍也學得聰明瞭，離着通州城還有六百餘步時就停住了腳步，小心翼翼的試探了一番之後，纔出動了第一批攻城的人馬。
而宋軍見一輪火炮就把蒙古軍打退，也都不由士氣大振，雖然蒙古軍去而復返，但還是信心十足，見蒙古軍派出了攻城的部隊，炮手們立刻又開始填裝火藥，重新發射。
不過遊牧民族的天生捍勇和血性使得蒙古戰士們克服了對火炮的恐懼，在巨大的轟鳴聲中，緩緩向城牆靠近過去。也令宋軍感到一絲意外，第一次遭到火炮的打擊之後，還能保持着這樣的鬥志和士氣，確實想當不錯了。
但宋軍也不會因此而對蒙古軍手下留情，隨着蒙古軍逐漸向城牆推進，宋軍的投石機、牀弩也紛紛發動，向蒙古軍打擊過去。因爲蒙古軍沒有遠程的進攻武器，宋軍可以毫無忌憚，根本不需要半點隱藏自己的身影。
鐵木真在後陣也發現，宋軍的防守強度比金軍防守的興中府更大，雖然暫時不能斷定宋軍的防守力就強於金軍，但弩槍、石塊、火器遠遠要比興中府密集得多。蒙古軍在離城牆還有相當一段距離時，就以經死傷了無數士兵。
而宋軍就像是給蒙軍展示一堂城牆的防守課一樣，一切有進行的有條不紊，各種遠程武器輪番配合上陣，根據蒙古軍的進展程度，不斷給蒙古軍施加打擊。事實上蒙古軍以經非常努力了，而且也非常勇敢，對於攻城戰的運用，也比過去有了明顯的提高，但面對宋軍嚴密的防守，密集的運程打擊，還是無能爲力。在靠近城牆的過程中，蒙古軍差不多喪失了一千五百多人。
但靠近了城牆，只意味着宋軍的打擊更強，牀弩和投石機轉而攻擊後方的蒙古兵，弓弩手們也退居到第二線，將垛口位置讓了出來，宋軍將石塊、粗木拼命扔下，猛砸蒙古兵，又用猛油彈去燒雲梯，用撞車、火器去攻擊塔車，也使蒙古軍的傷亡近一步擴大，雲梯上、塔車上的蒙古士兵就像秋天的落葉一樣，不斷飄落。
就在這一天的攻城中，蒙古軍的陣亡的人數竟達到了四千佘人，卻連城牆也沒有攻上去過。而在隨後的幾天裡，蒙古軍又連續向通州發動了幾次進攻，但也都沒有任何進展，鐵木真和蒙古衆將對通州城也一籌莫展。
而就在這時，金國向大宋派出了一位暗使，到達燕山府，表達了金國希望能夠和大宋講和意思。
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