Чингисхан два дня объезжал город, осматривал стены, валы, глубокие рвы, доверху наполненные водой; он отыскивал слабые места защиты и обдумывал план нападения.
Чтобы скрыть свои действительные силы и напугать осажденных, монголы выстроили пригнанных пленных в боевой порядок, на каждые десять человек дали знамя. Жителям Самарканда издали казалось, что город окружило бесчисленное войско врагов.
Тюркские военачальники Алп-Эр-хан, Сиюндж-хан и Балан-хан вышли со своими отрядами кипчаков из городских ворот и напали на монголов. Завязались упорные схватки. Хотя мусульмане и захватили в плен нескольких монголов, но сами потеряли около тысячи человек и вернулись под защиту крепостных стен.
На следующий день кипчакские воины уже не захотели выходить из города. Добровольцы из жителей Самарканда сделали внезапную вылазку. Монголы обратились в притворное бегство. Самаркандцы погнались за ними и попали в засаду – со всех сторон на них нападали поджидавшие воины, отрезав отступление, и перебили почти всех. Лишь немногие вернулись в город.
Утром третьего дня Чингисхан сел на коня и лично руководил штурмом Самарканда. Все свои войска он расставил вокруг стен и против всех ворот. Монголы нападали на выезжавших из города, поражая их стрелами из своих больших, тугих дальнобойных луков; они бились со смельчаками целый день до вечера, а затем обе стороны вернулись в свои лагеря.
В эту ночь самые знатные лица Самарканда – главный судья (кади), глава духовенства шейх-уль-ислам и старейшие хранители мечетей – имамы – устроили ночное совещание, решив покорно сдаться. Утром они вышли из города и направились к лагерю кагана. Они хотели выпросить у монгольского владыки милости к осажденному городу. Чингисхан «обещал им безопасность от гнева своего и позволил разойтись по домам», и посольство вернулось с радостью в город. Тогда, за исключением отряда смелых, который укрылся в цитадели, кипчакские ханы, имея во главе начальника всех войск Тугай-хана, также поспешили явиться с поклоном к монголам и предложили принять их к себе на службу. И на это Чингисхан, милостиво посмеиваясь, согласился.
Утром шестого дня осады отворились главные «Ворота намаза», и монголы ворвались в столицу хорезм-шаха. Они пригнали пленных и приказали им разрушить стены.
Однако, вопреки обещаниям Чингисхана не делать зла городу, все мужчины и женщины Самарканда, разделенные по сотням, были выгнаны в поле, и там монголы их начисто ограбили и подвергли насилиям. Исключение было сделано только для очень немногих лиц, на которых указали предатели – главный кади и шейх-уль-ислам. Их монголы не тронули.
Населению было объявлено, что монголам разрешено проливать безнаказанно кровь всякого, кто вздумает скрываться в домах, когда все жители выведены в поле. Пользуясь этим приказом, монголы зарезали множество мирных жителей.
Кипчакское войско в тридцать тысяч воинов, вместе с женами и детьми, имея во главе дядю хорезм-шаха Тугай-хана, вышло из города, чтобы служить врагам. Монголы приказали им сложить оружие, обещав взамен выдать монгольское. Они объявили, что кипчаки, поступив на службу к Чингисхану, должны иметь также и облик монгольский. Поэтому им выбрили полумесяцем волосы на голове. Для лагеря монголы указали им особую долину. Там кипчаки поставили свои шатры и расположились вместе с семьями. А на другой день внезапно монголы на них напали и всех перебили, забрав имущество. Оставшиеся в живых сказали про погибших кипчаков: «У них не осталось мужества ни для боя, ни даже для бегства».
А в эту ночь из гарнизона, укрывшегося в цитадели, выехала тысяча отчаянных джигитов во главе с Алп-Эр-ханом. Они смело пробились сквозь ряды монголов и, пользуясь темнотой, скрылись. Впоследствии они соединились с войском Джелаль эд-Дина.
Оставшиеся защитники крепости продолжали биться. Тогда монголы разрушили плотины канала Джакердиза, имевшего искусно сделанное из свинца русло. Вода затопила окрестности цитадели и подмыла стены, так что сквозь обвалы монголы приникли в цитадель и перебили всех, кого нашли.
Из выведенных в поле жителей монголы отделили искусных ремесленников, чтобы их отправить в себе в далекую Монголию. А ремесленники были знамениты выделкой белой тряпичной бумаги, парчи, шелковых, серебристых тканей, платков, дубленых кож, конской сбруи, больших медных котлов, серебряных и металлических кубков, ножниц, иголок, оружия, луков, колчанов и множества других ценных предметов. Все лучшие мастера были отданы в рабство сыновьям и родичам Чингисхана и отправлены в Монголию, где они потом образовали особые ремесленные поселки. Монголы и потом не раз уводили из Самарканда различных ремесленников и молодых, сильных рабочих, так что надолго Самарканд и его области обезлюдели.