当完颜九斤率领十万骑兵马不停蹄的向紫荆关赶时，在半路上就遇到已经溃不成军的胡沙虎所部。完颜九斤这才知道紫荆关已经被蒙古大军攻破，但是如果不进行抵挡的话，蒙古骑兵就会一直杀到中都，于是只得带着胡沙虎所部，率领全军继续前行，直到紫荆关下。
此时铁木格、博尔忽率领六万蒙古骑兵全部占据了紫荆关，他看到完颜九斤率领十万骑兵赶到紫荆关下，也不急于进攻，而是命令全军挽弓搭箭做好战斗准备，只要金军胆敢强攻，立即放箭射杀。
完颜九斤率领十万骑兵来到紫荆关下，看到蒙古骑兵的强弓劲弩，也不敢贸然进攻。女真骑兵连续三天急行军，十分疲惫。完颜九斤一边安排人马放出哨探、加强警戒，一边命令全军生火做饭、搭建帐篷进行休整。
此时的铁木格大军所带的干粮已经耗尽，只得派出一支万人队到紫荆关以南的各个州县征粮，好在各个州县的守军都撤走完了，蒙古骑兵兵不血刃就进入这些城中。
此时蒙古骑兵中，也有极少数汉人、契丹人，因为作战勇猛，而又对成吉思汗忠心耿耿，被选拔编入蒙古骑兵。他们进入城中后，到处宣扬成吉思汗命令，只要不抵抗，捐出粮食，就不会为难城中百姓。
城中百姓被女真人压迫惯了，看到蒙古骑兵居然能打败女真骑兵，轻松攻入城中，害怕自己被杀死，只得按照蒙古骑兵的命令，交出家里仅有的粮食。
不过即便如此，蒙古骑兵征来的粮食也很少，好在紫荆关附近群山峻岭，飞鸟野兽甚多，铁木格不得不让全军通过打猎的方式解决部分给养问题。
当成吉思汗收到完颜九斤率领十万骑兵救援紫荆关、居庸关只留下完颜承裕的十万步兵，便开始谋划一举拿下居庸关，然后从南、北两个方向夹击女真骑兵，最后围攻金国中都。
公元一二一一年十二月十五日，成吉思汗下达了总攻居庸关的命令。
和以前的攻城模式大同小异，成吉思汗命令哈萨尔、木华黎率领六万步兵手持盾牌、马刀匍匐向居庸关前进，命令博尔术、赤老温率领四万蒙古骑兵“弃马就步”，跟在步兵后面伺机射杀金军。十万人马声势浩大的向居庸关及南北两边二十多里的长城发起进攻。
此时完颜承裕见蒙古大军发起进攻了，也赶紧命令全军不断的向关下的蒙古大军放箭、扔石块。
蒙古步兵和蒙古骑兵交替“掩护”，缓缓向居庸关和两边的长城推进。蒙古步兵用盾牌帮蒙古骑兵打掩护，蒙古骑兵则用弓箭射杀在城墙放箭和扔石块的金军。
赤老温率领蒙古骑兵本来是走在蒙古步兵后面的，但是因为他作战勇猛，不知不觉就冲到蒙古步兵前面去了。
在完颜承裕的指挥下，守关金军也是疯狂的往关下放箭、扔石块。蒙古步兵的盾牌可以挡住金军的弓箭，却防不住砸下来的石块，大蒙古国没有那么多铁器，蒙古步兵的盾牌大部分是木头做的，很多盾牌都被石块砸坏了，蒙古步兵死伤无数。
赤老温对后面的蒙古骑兵说，快放箭！射死那些扔石块的金军。
赤老温说完，从地上爬起来，挽弓搭箭向城关上扔石块的金军射去，一连射死四个金军。当准备射第五个的时候，一支冷箭射来，直接射到赤老温的脖子上，赤老温大叫一声，从山腰上摔下来，滚到山脚下。
成吉思汗大惊，赶紧跑了过去，他的侍卫队纷纷举起盾牌保护着他。
成吉思汗扶起赤老温，赤老温已经奄奄一息了。
成吉思汗命令侍卫说，快，把赤老温抬到汗帐去，再把随军大夫找来。
赤老温被抬到汗帐后，随军大夫也马上赶过来，可惜赤老温失血过多，已经去了。
成吉思汗抱着赤老温，难过的眼泪都出来了，喃喃的说，赤老温，你怎么就这么走了？您的父亲前几年也去世了，现在你也走了，你可是合答安唯一的亲人啊，你让我怎么去面对合答安啊？
一个时辰后，成吉思汗从汗帐走出来，他揩干眼角的泪水，恶狠狠的对侍卫说，传我的命令，一定要拿下居庸关，把守关的金军全部杀死！
蒙古大军一边高呼，为赤老温将军报仇！一边对居庸关发起强攻。
完颜承裕此时也知道手下士兵射死了成吉思汗一员名叫赤老温的大将，听他的哨探说，此人不但是成吉思汗的十大功臣之一，也是成吉思汗的救命恩人，其妹妹还是成吉思汗的汗妃。完颜承裕叹了一口气，只得命令全军拼死抵抗。
战斗从凌晨持续到黄昏，两军仍不分胜负。这时金军的弓箭和准备的石块已不多了，只得拿起长矛大刀抵御城墙下面的蒙古大军，双方仍然打的难分难解。
哈萨尔对成吉思汗说，汗兄，赤老温去了，不要说您，就是我们心里也很难过，但是这样强攻的话，伤亡太大，请汗兄三思啊！
此时的成吉思汗已经被仇恨冲昏了头脑，他说，不行！天黑之前必须攻下居庸关，拿完颜承裕的头来祭奠赤老温！
蒙古大军继续进攻，金军也拼死抵抗。双方伤亡越来越大。
看着蒙古士兵的尸体一具具从山上滚下来，成吉思汗也慢慢冷静了，哈萨尔说的很对，队伍就这么打光了，又怎么给赤老温报仇了？
这时蒙古后勤步兵把做好的面馍、稀粥抬到居庸关山脚下。成吉思汗见大军征战一天非常辛苦，便鸣金收兵，让将士们撤到山下吃饭。
成吉思汗背着赤老温，来到一个山峰下，亲自动手，将赤老温掩埋了。
夜里，成吉思汗布置了两万人马的哨探，让全军好好休息。
此时金军也是疲惫不堪，吃了晚饭，都东倒西歪的躺在长城上睡觉。
次日凌晨卯时三刻，成吉思汗命令全军继续攻关，昨天的攻关战中，有不少蒙古士兵战死，为弥补兵力不足，成吉思汗把四万后军也派上去参与攻关战了。
这样连续作战三天，金军死伤无数，弓箭射完了，石块也扔完了，更主要的是，粮食也吃完了。完颜承裕几次派人到中都催粮，悲观的完颜永济认为蒙古大军肯定会攻破居庸关，继而围攻中都。完颜永济要把这些粮食留的蒙古大军围困中都时吃，所以给完颜承裕很少的粮食。
金军吃不饱肚子，军心涣散、士气低落，蒙古大军又进攻三天，金军终于抵挡不住，纷纷向居庸关以西的山谷逃窜。
蒙古大军最终攻占居庸关。
此战，蒙金双方都付出了巨大伤亡。蒙古大军四万人战死，其中骑兵一万余人，攻城步兵两万余人，就连后勤步兵都有将近一万人战死。第一路军副指挥使博尔术左腿也中了一箭，成吉思汗让他率领一千骑兵，护送一千多名伤重骑兵返回蒙古草原，待箭伤好后带新召的蒙古骑兵前来增援。
而十万守关金军死的死，逃的逃，几乎全军覆灭，完颜承裕仅带千余骑兵逃回中都。