使者往来答报，甘延寿、陈汤就责备单于说：“我们为了单于您的事，远道而来，为什么到现在没有一个有名的王爵或高级官员来交接？单于为什么忽视大计，有失主客之礼？兵来道远，人畜都已疲惫至极，军粮也要吃尽了，再拖延，恐怕我们都没法回去。请单于和大臣们赶紧商议定计!”
第二天，大军再挺进到郅支单于都城旁的都赖水河畔，离城三里，扎营布阵。望见单于城上立着五彩幡旗，数百人身穿铠甲，在城墙上守备，又派出一百多名骑兵，在城下往来驰骋，又有步兵百余人，在城门口夹门而立，摆出鱼鳞阵，讲习用兵。城上的人招呼汉军说：“有种就打过来!”那一百多名匈奴骑兵，向汉军军营冲过来，汉军张开劲弩瞄准，匈奴骑兵又退回。汉军派出弓箭手射击城门口的匈奴骑兵、步兵，骑、步兵都退回城里去了。
甘延寿、陈汤下令全军：“战鼓一响，直扑城下，四面围城，各就各位，挖隧道的挖隧道，塞门户的塞门户，拿盾牌的在前，持长戟弓弩的在后，仰射城楼上的守军。”城上的敌人往下逃走。在土城外，还有两层木质城楼，匈奴弓箭手就在木质城楼中射击，杀伤了很多城外的人。城外的人便搬来木柴，点火烧木城。