起初，蔡州金兵以为凭借柴潭可以万无一失。因为，州城外是汝河．柴潭高出汝河水面五、六丈，潭上又建有哨楼，并埋伏有众多巨大的弓弩，以防敌军入城。据传说，潭下有—条龙，宋军将士既怀疑又恐惧，都不敢向前。为了鼓舞士气，出征前，孟珙一面拿酒为军士壮行，一面大声说道：“柴潭楼并非天造地设，楼内埋伏的弓箭手只能射远，不能射近，他们只不过是凭借柴潭水罢了。”结果宋军凿开大堤，潭水流入汝水，孟珙下令用苇草填平空潭，夺得柴潭楼，并以此为据点攻城。这时，蒙古军已攻破了外城，宋军又与蒙古军配合攻破西城。这时的哀宗完全失去了希望，他叹息着对左右说：“我做了皇族幼儿十年，太子十年，人主十年，自知没有大的过错，死也无恨了。但是祖宗传业百年，到我而绝，下场与荒淫暴乱之君一样，心里很不是滋味”。他换了衣服，率人想从东门突围，在栅门遇上了蒙古兵，只得又退了回来。他命令杀掉战马50匹、官马150匹犒军，但局势严重到这个地步，任何人也无能为力了。宋蒙联军进逼西城之时，残暴的金兵把城内的老弱病残者杀死，并焚烧了他们的尸体，熬出“人油”，号称“人油炮”，其惨状目不忍睹。进攻西城之前，金大将忽斜虎命令士兵掘土筑墙，作为预备，防止宋、蒙军队突然侵入。

等到宋、蒙军攻克西城，就遇到了这些新的防御工事。为加强城中的防卫，此时忽斜虎征集城中精锐之师，命令道：“晚上作战，一定要牢牢把守阵地，严防敌军突入。”因此，宋蒙联军的攻势被迫停了下来。盂珙是一位具有丰富作战经验的优秀将领，他站在城外，看到蔡州城上空黑烟密布，说道：“城中只冒黑烟，不见火光。”并根据蔡州城中出来投降的金兵供述得知，城内已经三个月没有粮食了。孟珙于是命令将士用马车运送木材及制作的云梯到城外，以备攻城之用。

在宋蒙联军积极筹划攻城之时，金哀宗召集百官开会，把国君的宝座让给了负责城东面防御的元帅承麟。他对承麟说：“我身体笨重，不便驰驱，不得已才把社稷托付给你。你身体轻捷，又有将略，万一得脱，使大金的国祚不致断绝，我死也瞑目了。”为了尽快攻克蔡州城，孟珙率军在南门和“今字楼”之间一字排开，树起了无数云梯，并命令将士以击鼓为号，一起攻城。夜深了，漆黑一片，伸手不见五指，战前的寂静使人闷得发慌。突然，万鼓齐鸣，杀声震天。宋军士兵马义首先爬上云梯，登上州城，赵荣紧接着也登上城头。不久，成千上万的宋军登上城墙，与金军展开了殊死的肉博战。宋军战士英勇奋斗，所向披靡。在宋军的强大攻势下，金将乌古论镐和将帅200人向宋军交械投降。此时城内金朝百官正向新继位的承麟祝贺，登基的大典刚刚结束，金新主正准备率师对敌，而南城的城头已树起了南末的旗帜。一会儿，擂鼓大震，杀声四起，守城的金兵闻声弃逃，四门大开，孟珙召集江海部及那颜的军队共同进城。金将忽斜虎率精兵一千抵御宋蒙联军，且战且退，金哀宗深知大势已去，慌忙取出宝玉放到幽兰轩，用草掩盖着，并命令贴身随从说：“我死后，用火烧掉我的尸体。接着自杀身亡。忽斜虎听说后对将士们说：“我们的君主已经死了，我不能死于敌人的乱兵之下，我要跳到汝河，跟随我们的君主去了，你们也好自为之罢。”说完就跳进了汝河。金军将士们都说：“将军能死，难道我们就不能吗？”于是，参政孛诸鲁娄室、兀林答胡士、总帅元志、群帅玉山儿，纥石烈柏寿乌古论恒端及金将士一百多人，都跳汝河自杀。金新立君承麟率众退守到保子城内，他们听说以上诸事，与群臣一起抱头痛哭，并借此对大家说：“先帝在位十年，勤俭经营，宽仁待人，为了恢复昔日帝业，鹄鸿之志，未得实现，真是可悲，今我欲自杀而死，哀痛又有什么用处呢?”还未等他实现宿愿，宋、蒙联军攻下保子城，承麟亦被乱军杀死。至此，存在120年，灭亡了北宋，并一直威逼南宋的金朝寿终正寝了。

金灭后，蒙古窝阔台可汗撕毁了将黄河以南归还南宋的协议，改为陈，蔡以北属蒙古，以南属南宋。南末政府被迫承认了这一事实，各自引兵退后。从此，蔡州又成为宋蒙两军争夺的战略要地。

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