唐軍剛前進一段，大食軍又整出了新玩意，突然發射出一些飛射彈向唐軍方向襲來，有些飛射彈就在唐軍附近爆炸，造成了一些死傷。
原來，大食軍也琢磨出了飛射彈的製作方法，這個東西製作起來不複雜，大食軍就批量製作，留在最後的時候發揮作用。但是，飛射彈有一個很大的缺點，那就是準確率不高，隻能打擊麵狀目標。
雖然飛射彈的精度不高，但是也耐不住數量多，對唐軍的攻城行動產生了很大的威脅。
唐軍乾脆將小炮搞到屋頂上，對著飛射彈發射的地方進行轟擊，由於小炮的射擊精度高，很快就將幾個飛射彈的發射點打掉，有些發射點甚至產生二次爆炸，給大食軍造成了很大的損失。
第三、第五路軍也基本是按照相似的戰法先後攻入城內，在三路大軍的進攻下，給城內的大食軍造成了極大的壓力。城內的大食軍雖然拚死抵抗，但是根本無法阻擋唐軍的攻勢，唐軍就是一個街道、一個房屋的爭奪，逐步搶占了大片的區域。
就在唐軍集中兵力攻城之時，城**然出現了情況。原來，拉赫曼在大不裡士糾集了兩萬多大食軍，趕來巴格達勤王。
張廣孝發現又來了一股大食軍，立即讓圍城部隊分兵阻擋，城內的大食軍趁機突圍，城東爆發了激烈的交戰。
張廣孝命令城外的大炮調轉炮口，對著拉赫曼率領的軍隊猛轟，鎮海軍的其他部隊暫緩入城，先集中兵力對付城外的大食軍。
經過兩個時辰的激烈交戰，拉赫曼率領的大食軍始終無法與城內的大食軍彙合，反而在唐軍的打擊下，損失慘重，最後不得不倉皇向北逃跑。
拉赫曼的軍隊逃走以後，那些突圍出來的大食軍就成了孤軍，遭到唐軍的集中圍剿，這些大食軍逐漸不支趕緊從城門處退回城內。鎮海軍豈會放過這麼好的機會，緊跟著這些潰兵入城，進一步擴大了唐軍的攻擊範圍。
經過一天的激戰，唐軍搶占了大片區域，按照這個速度，唐軍三天內就能攻占整個巴格達城。哈裡發馬蒙不甘心失敗，對城內所有的軍民發出聖戰的號召，讓他們拿起武器，拚死抵抗異教徒。
黑衣大食的統治者平時窮奢極欲，大肆壓榨百姓，此時想起利用宗教口號，利用底層人民充當炮灰。有些人根本不相信他的鬼話，但還是有一些無腦的軍民聽信他的蠱惑，參與到抵抗唐軍的序列。
第二天，很多大食軍向唐軍拚死反撲，他們在唐軍優勢火力的打擊下傷亡慘重，但是仍前赴後繼，高呼著聖戰的口號向唐軍衝來。
唐軍也是殺紅了眼，槍炮並用，對於敢於衝來的大食人無情的射殺，在各個街道內展開了大規模的殺戮。
大食人的炮灰數量畢竟有限，到了第三天大食軍逐步顯現出頹勢，各路唐軍逐步攻入巴格達的中心區域，對於敢於阻擋的大食軍一概射殺。
在唐軍的強大攻勢下，大食人開始感到了害怕，逐步往後退縮，最後全部退到了哈裡發的皇宮。唐軍掃平巴格達城內的其他區域後，最後將哈裡發皇宮層層包圍，要求裡麵的大食軍投降，否則就將發動總攻。
哈裡發馬蒙發動聖戰讓彆人去送死，自己卻不願意死，最後關頭選擇投降，讓守軍打出了白旗。經過連續三天的進攻，唐軍終於拿下巴格達，李愬下令將所有俘虜趕到城外，集中看押起來，將馬蒙單獨關押。
李愬帶著張廣孝、吳元濟等人來到哈裡發的皇宮，發現裡麵奢華無比，再打開宮中的府庫，裡麵存放著大量的金銀珠寶，遠遠超過了李愬等人的認知。
吳元濟看到有這麼多的珠寶，眼都看直了，當場建議將這些珠寶分給三軍部隊。李愬則認為，這是一筆巨大的財富，如果全部瓜分肯定不合適，決定拿出其中三分之一的金銀分給各軍，其他的則封存起來，後麵交給朝廷。
張廣孝也覺得全部瓜分不太合適，怕朝廷後麵怪罪下來，也同意李愬的意見，吳元濟隻能無奈接受。
戰後，李愬命人統計巴格達之戰的戰損情況，唐軍陣亡三千多人，一萬多人受傷，大食軍則陣亡四萬多人，六萬多人被俘。
總體來看，第二次巴格達戰役，唐軍占據了絕對的優勢，三個軍的陣亡數量比第一次還低，算是一場比較成功的攻城戰。
唐軍拿下巴格達之後，已經到了九月初，李愬讓部隊原地休整一番，計劃後續將黑衣大食殘餘的地方拿下後，再進攻拜占庭帝國。
唐軍休整到第三天，範希朝突然派人送來一封信件，信裡說李純考慮到唐軍由於連續作戰，傷亡較大，打下巴格達之後，隻要拿下包括亞美尼亞的大食全境就結束任務，不再進攻拜占庭。
原來，李純在後方先後收到各軍的戰報，發現各軍傷亡不小，特彆是範希朝送來關於第一次巴格達戰役的戰報後，李純特彆心痛，認為拿下黑衣大食就好，不願因進攻拜占庭產生新的傷亡，就調整計劃，將拜占庭調到第三波進攻計劃。
看到皇帝如此體恤部屬，唐軍將領非常感動，幾支部隊連續作戰，經曆了好幾次惡戰，確實傷亡巨大。光是第六路軍前後就陣亡七八千人，第三路軍的傷亡也很大，第五路軍由於後方留人，所剩部隊也不是很多。
既然上麵已經減少任務，李愬等人決定將最後的戰鬥打好，把大食剩下的亞美尼亞和波斯西部拿下來。