就在金国两路大军合围汴京之时，各处分兵也都传来捷报，郑州、洛阳守将先后弃城而逃，金军轻易取下二州，而河阳守将也欲弃城，却被乱兵杀死，随后金军攻破河阳。至此，河东诸郡，或降或破殆尽，金军把守要道，各处勤王之师被阻，急切难近。
粘罕大军比完颜宗望来得稍迟，待得扎下营帐，粘罕便亲自前往完颜宗望大营，共商破城之计。
完颜宗望听闻粘罕来见，连忙出营相迎，二人携手入帐坐定。粘罕开口道：“二郎君先至城下，可知城中军事如何？”
完颜宗望说道：“前有南朝使节至此，言那钦宗欲以河北诸地换我军退兵，我因国相未到，不敢擅专，并未答应。这几日也曾试探，但城中守军虽然不济，不敢出城来战，但却城门紧闭，死守城头。如今汴京城上守御森严，且城高墙厚，急切之间只怕难下。”
粘罕沉思片刻说道：“二郎君所言甚是，南朝一直以来便是以西军最为强悍，但此刻我派重兵把守潼关，西军难以寸进。而汴京周围州府已尽入吾手，数次交战，南朝军队将无谋略，兵无勇武，人人畏死，见我大军兵锋，往往不战而溃，周遭勤王之师也被我全数击退。如今汴京城只是孤城一座，待我等仔细计议，想必不日可下，和议一事，断不可为。”完颜宗望点头应允。
而后两人计议，合力攻打汴京事宜，粘罕至晚方归，之后两军便整顿军马，准备对汴京城展开攻击。
金军将军马整顿完毕，于是先由完颜宗望对东城墙开始猛攻，而此时东城守将乃是白沟兵败的败将刘延庆，他因当年之事被徽宗皇帝外贬筠州安置，但刘家世代将门，在朝中势力极大，于是过不许久，便官复镇海军节度使，此时正在汴京城中。
面对金兵的猛烈攻击，刘延庆虽然怕死，但此刻被困京城之中，退无可退，于是便将自己从军多年的本事拿出十二分来。在金军到达城下扎营整军时，他便敏锐地发现自己所驻守的东城墙将会是金兵攻城的方向，于是命人趁着夜间时间将草堆放在城下数百处，以待后用。
今日金兵刚刚出动，便被城上守军发现，连忙用火箭将城下数百处草堆引燃，一方面可以短暂阻敌，令城内守军有时间准备，另一方面浓烟升起，便可示警全城，使各处守军提高警惕。
而身为国都，汴京城中的军械远非太原一类州府可比。眼见金兵攻来，刘延庆便将城中所置的九牛炮推出御敌。这九牛炮乃是投石车的进阶，弹力无穷，便是磨盘大的石头也可打出。
随着刘延庆一声令下，无数巨石飞过城头，落在来攻金兵之中，巨石所过之处，攻城军械均被砸个稀烂，落地之石余势不衰，金兵一旦躲避不及，便被砸作肉泥。金军数轮进攻，都被刘延庆率军打退，消息传到钦宗皇帝耳中，龙颜大悦，立即诏封刘延庆为护国大将军。
而此时金军见东城墙难以攻破，于是转战南城墙，粘罕仍以攻太原之法，用洞子车运薪土填塞护城河，于是河道被填平，大军便至城墙之下，但守城军械齐发，再兼城头守军人人用命，于是粘罕也是无功而返。一连数日，皆是如此。
时近隆冬，这一日雨雪交加，钦宗皇帝披甲登城，以御膳赏赐士卒，守城军士士气大振，感激流涕，于是金人攻击更难建功。而唯一的一支勤王部队将领张叔夜也因数战有功，被钦宗皇帝于城头召见，封为资政殿学士。
见到守城有效，便有人提议可在城下与金军一战，于是钦宗皇帝命殿前副都指挥使王宗濋与统制官高师旦率军出城迎击金军。完颜宗望起大军而攻，在城下大败王宗濋，统制官高师旦被大军围困，冲突不出，最终力战殉国，而王宗濋则败退回城。经此一役，宋军再不敢战，只肯闭门死守，钦宗皇帝令张叔夜签枢密院事，指挥守城一事，金军一时无可奈何，只得将汴京围住，伺机而动。
这一日，钦宗皇帝从北城安肃门至东城朝阳门巡视，恰逢兀术在城下看见，举弓便射，只见那枝飞箭擦着钦宗皇帝面门飞过，将身后一根旗杆射作两段。钦宗皇帝又惊又怒，令军士三百余人乘竹篮出城而战，杀敌数百，又乘竹篮回城。钦宗皇帝心中欢喜，于是将出城勇士数十人皆封以官，死者厚加抚恤。
完颜宗望与粘罕见久攻不下，于是命人在城外修筑望台，台高百尺，可俯瞰城中，又可以弓箭射杀城头守军。张叔夜待其修筑完毕，便下令以火箭射之，烧毁其楼槽，金军数日之功，毁于一旦，金军无奈退去休整。
之后数日，金军又造云梯，下装大轮，上面顶着皮革之物，以防城上石箭，直推到城边来，城中将士出钩竿顶住，使得云梯难以靠近。有靠近城墙的，又有城上守军以钩矛挂住，点火焚梯，金军无奈再退。而后又用鹅车、洞子车攻打北城，城上守军以床弩射之，床弩力大，一发便可将攻城军械打破，若是射在人身，则连穿数人，其势方休。而此时的钦宗皇帝也不吝封赏，下诏选拔勇士焚烧敌架、鹅车、洞子车等，一旦成功，便是平民百姓也立即授团练使之职，其余人等依次授赏。所谓重赏之下，必有勇夫，钦宗皇帝诏谕一下，便有人踊跃前往，金军则是处处受制，难以寸进。
粘罕不服，又遣将攻打南城墙，张叔夜听到南城外飞石攻击楼槽，于是命范琼出城攻击，欲焚烧金军投石车。却不想宋军懦弱，远远见到金兵凶悍，便吓得拔腿向城中逃窜，士卒之间自相踩踏，又有落入河中溺死者千余人，大败而回。
金军连日攻打半月有余，各处勤王之师被阻要道，难以来援，而连日苦战，汴京城中守军也是伤亡惨重，如今城中守军可用者不过三万余人，而金军发现城中守卫力度减弱，于是攻城更急。
此时的钦宗皇帝再也没有当日“以死守社稷”的雄心，只是退避正殿，不顾众臣反对，定要遣使求和。而此时有人进言道：“康王奉使至磁州，为士民所留，此乃天意也。还请陛下顺势拜康王为天下兵马大元帅，使其率天下兵马入援京都。”钦宗皇帝许之。
于是钦宗皇帝募集死士数人，分路持密诏前往相州。其中一人先至，面见康王后，于头发中取出诏书，交于康王。康王读罢诏书，双目垂泪，泣不成声，周围军民也纷纷感动落泪。
于是康王赵构受诏为天下兵马大元帅，命陈亨伯为元帅，宗泽、汪伯彦为副帅，起兵往京师勤王。