這次金兵攻打延安府以兩萬女真騎兵和一萬契丹步兵為主，完顏婁室的任務是牽制住陜西路的京兆軍，拖住李延慶無法救援中原。
但如果他的軍隊連延安府都攻不下來，自然也無法南下，完顏婁室也考慮到了這一點，在安排軍隊之時，也帶上一萬擅長攻城的契丹士兵。
另外還有兩萬漢軍駐扎在黃河東岸，隨即可以過黃河前來支援，完顏婁室實際上是帶了五萬軍隊入侵陜西路北部。
大軍在次日清晨抵達了膚施城下，大軍駐扎在距離縣城約三里外的一片高地上，這次金兵也攜帶了后勤輜重，防備森嚴，沒有給宋軍任何偷襲的機會。
營柵開始安裝，一頂頂大帳出現了，四周不斷有騎兵來回巡邏，完顏婁室則帶著數百名騎兵以及十幾名將領在城池不遠處觀察縣城。
縣城被一層厚厚的冰殼包裹，在陽光下閃爍著一種瑰麗的色彩，儼如來到了遠古神話中的水晶城，城墻至少高三丈，城頭上站滿了密密麻麻的士兵，完顏婁室注視著城樓，半晌對身后的大將們道：“看見沒有，城樓是新修建的，這說明城墻也翻新不久，宋軍準備很充分啊！”
完顏婁室是第二次說到宋軍準備充分，第一次是發現延安府堅壁清野，所以縣城鄉村皆空無一人，糧食牲畜都找不到，讓他心生感嘆，今天他第二次嘆宋軍準備充分，這便給身后大將們一種信心不足的感覺。
“副帥太高看宋軍了吧！”旁邊萬夫長完顏潑乞有些不以為然道。
完顏潑乞也是從大同府調來，基本上沒有參加過和宋軍的作戰，但他知道數十萬宋軍在河北一戰即潰，根本不堪一擊，所過州縣望風而降，短短幾天金兵就占領了河北，使他骨子里對宋軍輕視，所以完顏婁室此時態度凝重，完顏潑乞就覺得主將是長宋軍志氣，滅自己威風。
完顏婁室輕輕哼了一聲，“你以為宋軍將領都是無能之輩嗎？”
完顏潑乞頓時脹得滿臉通紅，抱拳道：“卑職請令，明日為主攻大將，若攻不下城池，卑職愿受軍法懲處！”
完顏婁室點了點頭，“既然你主動請纓，那我就成全你！”
契丹步兵的扎營效率很高，短短兩個時辰便將大營安扎完畢，完顏婁室隨即又下令河東的兩萬漢軍運送糧食前來大營，并在黃河兩岸建立補給線。
次日天剛亮，金兵大營內便敲響了轟隆隆的戰鼓聲，營門大開，完顏潑乞率領一萬契丹步兵以及五千女真騎兵緩緩向北城開來，他們攜帶了數百架攻城梯和十架攻城巢車，還有簡易的攻城槌。
完顏婁室則親自率領五千騎兵壓陣，完顏婁室當然不是意氣用事，他也需要攻打膚施縣，占領整個延安府，這樣才能以延安府為根基牽制關中的宋軍，使李延慶不敢率軍去援助中原。
當然，都元帥完顏斜也也考慮到了攻打延安府不利的可能性，所以又令完顏昌率軍五萬攻打洛陽，切斷大宋西北和中原的軍事聯系。
一萬契丹族步兵已經抵達膚施城一里外，集結成一個巨大的方陣，在他們身后五千騎兵，五千騎兵當然不會上去攻城，但他們會以射箭方式掩護契丹族金兵的進攻。
完顏潑乞揮劍一指城頭，大吼道：“進攻！”
‘咚！咚！咚！’戰鼓聲驟然敲響，第一批五千契丹族金兵高舉盾牌吶喊著向城池沖去。
士兵在曠野中奔跑，攜帶著上百架攻城梯如潮水般向城池涌去，城頭上有一萬守軍，具體作戰指揮由副都統劉錡負責，兩員大將吳磷和楊再興負責城墻的北段和南段，而吳階則負責總協調。
“弓弩準備！”
劉錡一聲令下，城頭上令旗揮動，五千弓弩手刷地舉起了守城大弓，箭尖稍微斜向上，守城大弓最大的優勢是可以離開城垛，在城頭后方向外拋物線射擊，城下的弓箭反擊也傷不了弓弩手，而靠近城垛是大盾短矛手，和順著攻城梯爬上城頭的敵軍士兵作戰。
另外，城頭上的三百架火砲也已準備就緒。
膚施縣城頭上原本安裝了兩百架小型投石機，但在進攻西夏的戰役中，兩百架小型投石機被李延慶帶去了西夏，城頭上該用火砲，其實火砲的射擊距離和小型投石機差不多，而且火砲更適合精確打擊，比如射擊巢車，在火砲進行適當改裝后，也一樣能投射火油桶，所以這次防御吳階便沒有再用投石機，而是使用三百架大型火砲。
除了弓弩和火砲外，劉錡還帶來了一千名火雷手，專門負責投擲飛火雷，這是對付攻城梯和云梯的殺手，這幾個月，京兆軍又造出了五千枚飛火雷，這次保衛延安府就帶來了兩千枚，足以摧毀金兵所有的的攻城梯。
其實對付攻城梯的辦法還有很多，宗澤那邊是直接用火油傾倒，點火焚燒，另外冬天用冰殼保護了城墻，可以直接扔下震天雷爆炸，震天雷炸不透城墻冰殼，卻能將攻城梯炸得粉碎。
轉眼間，五千金兵沖到了城下，城頭上弓箭發射，密集如雨點般的兵箭向城下射去，盡管金兵都有盾牌防護，但還是不斷有士兵被兵箭射中，慘叫著倒地。
這時，北城頭上的一百架火砲發射了，將上百顆震天雷向城下射去，城頭士兵紛紛發一聲喊，緊緊捂住耳朵蹲下，城下只聽見一連串驚天動地的爆炸，硝煙彌漫著戰場，戰場上到處是殘肢斷臂，隨處可以聽見痛苦的慘叫聲和呻吟聲。
但震天雷只是重挫了前面的一千余士兵，在金兵激烈的戰鼓聲，后面的金兵抬著攻城梯沖過戰場，向城墻狂奔而至，一架架攻城梯搭上了城頭，金兵一躍跳上攻城梯，舉盾向上方沖去，城頭上，滾木礌石翻滾著砸下，直接將十幾名士兵砸下梯去。
飛火雷在這時發動了，宋軍在使用飛火雷上積累了不少經驗，飛火雷的出手時機最好在敵軍剛剛搭上梯子之時，如果梯子上爬滿敵軍，會導致敵軍的身體擋住飛火雷盤旋，使它的鐵鏈子無法在攻城梯上纏繞而導致失敗。
所以對火雷手而言，捕捉時機極為重要，當很多攻城梯剛搭上城頭，士兵還沒有來得及登梯，飛火雷便拋出了，盤旋著的飛火雷纏上攻城梯，只瞬間便‘轟’地爆炸了，強大的爆炸力頓時將攻城梯炸為兩段，緊接著數十桶火油取代滾木礌石從城頭上砸下，火把也跟著扔了下來，城下頓時變成了一片火海。
完顏婁室見出師不利，便下令暫時撤軍，‘當！當！當！’退兵的鐘聲敲響，進攻的金國士兵又如退潮般地后撤了。
第一次攻城，金兵傷亡了兩余千人，損失一百五十架投石機，金兵不得不退回來，商量對策后再戰。
大帳內，完顏婁室鐵青著臉聽完了遠程探子的匯報，他終于知道三千騎兵的下落了，甘泉縣城前晚被燒成了白地，在城中過夜的三千騎兵一個都沒有能逃出來，全部死在大火之中。
加上今天第一次攻城的傷亡，戰爭才剛剛開始，損失便超過了五千人，尤其是三千精銳女真騎兵的消失，使完顏婁室痛徹心扉，一個個勇猛善戰的騎兵，竟然死在大火之中。
完顏婁室又想到今天上午的攻城，心中著實沮喪，他對攻下膚施縣已經沒有多少信心了。
這時，謀士陳廣兆低聲獻計道：“大將軍，其實膚施縣是否攻下對我們的計劃并沒有太大影響。”
“此話怎么說？”
“我們的目標是牽制住關中宋軍，我們完全可以不理睬膚施縣，大軍繼續南下，只要軍隊攻入鄜州，關中的宋軍就不敢輕舉妄動了，而且探子說鄜州并沒有軍隊駐守，這對我們是機會。”
“可膚施城的宋軍斷我們后路怎么辦？”
“很簡單，留五千騎兵看住他們，只要宋軍敢出城，騎兵便可隨時出擊！”
完顏婁室負手來回踱步，這個方案其實也是可行，他探子來報，宋軍只是在延安府堅壁清野，南面的丹州、鄜州和坊州都沒有實施，也就是說軍隊只要殺入鄜州，能及時得到補給。
完顏婁室又走到地圖前，仔細研究南下線路，從陜北南下關中主要有兩條線，一條是東面的洛水線，沿著洛水大峽谷南下，另一條是西面的馬嶺河線，沿著馬嶺河—涇水峽谷進入關中。
完顏婁室對自己的軍隊還是很有信心，在攻城不利的情況下，謀士陳廣兆計策給完顏婁室打開了另一個種思路，想到鄜州和坊州并沒有宋軍駐扎，他真的有點動心了。
