蔡州城内忙乎，蒙军也没闲着。1233年九月，蒙古都元师塔察儿派使节至襄阳约南宋一起合攻蔡州。襄阳知府史嵩之(史弥远之侄)马上提兵配合蒙古军攻打唐州，金守将战死，城降。宋军进逼息州，当地的金将忙派人向蔡州求援。金哀宗无奈，只得又分出五百名兵士前往息州，临行，他对将士说：“北兵(蒙军)之所以常取胜者，恃北方之马力，就中国(中原)之技巧耳。至于宋人，何足道哉!朕得甲士三千，纵横江淮间，有余力矣。”这一番话，前半截讲得不错，后半截完全是自欺欺人的大话。金宣宗二十多万人南侵也没占得什么便宜，金哀宗三千人就想纵横江淮，简直就是痴人说梦。

穷愁之余，金哀宗对南宋仍旧抱有最后一丝幻想，便以乞粮为名，派出宗室为使到南宋求和。临行，他对金使说：

“宋人负朕深矣。朕自即位以来，戒饬边将无犯南界。边臣有自请征讨者，未尝不切责之。向得宋一州，随即付与。近淮阴来归，彼多以金币为赎，朕若受财，是货之也，付之全城，秋毫无犯。清口临阵生获数千人，悉以资粮遣之。今乘我疲敝，据我寿州，诱我邓州，又攻我唐州，彼为谋亦浅矣。大元灭国四十，以及西夏，夏亡必及于我。我亡必乃于宋。脣亡齿寒，自然之理。若与我连和，所以为我者亦为彼也。卿其以此晓之。”

金使至宋，宋廷“不许”。

求人不成，金哀宗只得求天。他率“群臣”行拜天礼，乞求上苍保佑金国。礼成，金哀宗正赐将士酒，哨探报称蒙军数百薄城。“将士踊跃，咸请一战”，感奋之下，金兵出城接战，竟大败来犯蒙军。蒙军大帅塔察儿派数百精兵进攻东城，也被金军打败。“自是蒙古不复薄城，分筑长垒，围之。”

十一月，史嵩之复遣守将孟鉷、江海率精兵二万、米三十万石来会，与蒙军一起夹攻蔡州。蒙帅塔察儿大喜，与宋军“积极”配合，双方在城外大修攻具，“城中益恐，往往窃议投降。”多亏完颜忽斜虎四处游说，激以忠义，“军民感奋，始有固志。”

蒙宋联军修治好攻具后，开始轮番攻城。金军守城壮丁不够用，在城中搜抓体格壮健的女子，给她们穿上男子服装，送上城墙处运送木石充当壮丁。金哀宗本人亲自临城抚谕。

一日，金军忽开东门出战，想杀出重围，被孟鉷宋军击败。审问俘虏后，孟鉷得知蔡州城内已经断粮，认定金军要拼命，诫嘱宋军：“当尽死守住阵地，严防金军突围。”

塔察儿遣蒙古大将张柔率五千精卒奋力攻城，被蔡州守城的金军抵挡住，万矢齐发，张柔本人身中数箭，从高处摔落于地。危急之下，多亏孟鉷并宋朝前锋军冲出，努力拼杀，终于救得张柔一命。假使张柔当时死掉，日后也生不出“杀才”张弘范(张弘范乃张柔第九子，生于1238年)。正是这个张弘范，后来率蒙军屡屡进攻南宋，擒文天祥，败张世杰，最终在厓山逼得陆秀夫背负宋末帝跳海，灭亡南宋。

转天一大早，宋将孟鉷率宋军忘死冲杀，夺取战略要地柴潭楼，掘柴潭入汝水。同时，蒙军也派兵决练江，“于是两军皆济”。柴潭水涸，蔡州已失天然屏障，在宋蒙联军的合攻下，蔡州外城很快被攻陷。守城金军急红眼，驱城中老弱孩童入大锅熬成热油，以此为防御“武器”，往下浇烫宋、蒙士兵。夜间，金将又率五百死士出西门想偷袭宋蒙营寨，被蒙军发觉，以强弩射死大半。于是，蒙宋联军合力攻西城，并攻陷西城城楼。

完颜忽斜虎事先已经命人在内城墙内又挖深濠，故而蒙宋联军还一时间未能乘胜深入，暂时凭高据险，朝城内不停发射箭弩。

金哀宗深知大势已去，对侍臣叹息道：

“我为金紫光禄大夫十年，当太子十年，当皇帝十年，自知没有什么大的过恶，死无恨矣。所恨祖宗传祚百余年，至我而绝，与自古荒淫暴君同为亡国之主，只是这一点让我耿耿于怀……自古以来，没有不亡的国家，亡国之君往往为人辱囚，或被绑缚献俘，或跪于殿庭受辱，或关闭于空房。朕绝对不会到这个地步!众爱卿你们看着，朕志决矣!”

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