石嶺關大捷後，朝廷禦營自鎮州出發，倍道兼行，四月二十二日，抵達太原。此時，聚集在太原周圍的禁軍已有二十餘萬之多，四月二十三日，趙炅親自乘馬巡視太原城四面的禁軍營壘，檢查攻城器具是否完備，所過之處，禁軍士卒遙遙望見外披明黃色錦袍的趙炅，齊聲歡呼，聲聞數十裏外，太原城上守軍士氣爲之一沮。趙炅又命平日所馴養的勇士數百人，手執幹戈而舞，在太原城下以利刃相互擊刺抛擲，展示軍威，并緻書招降北漢主劉繼元，随後，慘烈而漫長的第四次太原攻城戰正式開始。
四月二十四日，趙炅親自率領禦前班直往城西助戰，潘美、崔翰、曹翰等将督戰，攻打離北漢宮城最近的西面城牆。陳德亦身着重甲，與衆将一道跟随在趙炅身後，觀看禁軍攻城，隻見城下早已排出了四五萬人的弩陣，陣中密布着抛石機，床子弩等攻城利器。弩陣士卒分爲五隊，上弦之後，便半蹲在地，等待每次一聲令下，立身而起，萬弩齊發，持續不停，天空中密布着持續不斷地箭雨，射得太原城頭守軍擡不起頭。
待城牆下面壕溝填平，鹿角拆去，控鶴、虎捷軍中選鋒死士便将攻城車推到太原城下，靠在城牆之下，一邊挖掘城牆，一邊支起雲梯攀登，這攻城車乃是硬木與精鐵所制，上面覆蓋了數層生牛皮，每層生牛皮之間塗以濕泥，更夾了厚厚一層浸透水的海綿，攻城車中百數十死士在裏面拼死挖掘城牆，守軍檑木滾石與弩箭如雨點般落下來，砸在車頂上噗噗直響，聲音就如南方夏季暴雨傾瀉在荷葉上那般密集，而攻城車外無所遮擋的将士，則純粹以血肉之軀分擔着城頭的打擊，箭矢、檑木、石彈、滾油和燒開的糞汁交錯而下，不少盔甲堅固的禁軍軍官渾身上下被射得如同刺猬一般插滿箭支，但後面是官家督戰，不能後退，全都咬牙指揮着軍士向城頭射箭，或者搭建雲梯登城。饒是如此，不短的功夫，城下死傷的禁軍士卒還是鋪滿了一地，層層疊疊，越積越高，慘叫此起彼伏，不絕于耳。
城上太原士卒在宋軍弩陣打擊之下，也是死傷累累。漫天箭雨和石彈之下，城牆上幾無立腳之處，一個指揮地士卒補充上城牆，頃刻之間便死傷殆盡，有的軍兵剛剛發出兩三箭，自己身上到插了五六枝箭，守城軍兵連運送傷員和屍體下去的空隙都沒有，隻得将受傷士卒及屍體随意推在城牆内側，血液在四處漫流，城牆上濕滑無比，督戰的北漢馬步軍都指揮使郭萬超立刻命助守的老弱民戶上城，将屍體及傷員搬下去，将石灰不斷灑在城牆上面，又将守城士卒分爲十隊，大部分都在城牆内側舉盾躲避箭矢，少部分探出身去抛石射箭，以減少傷亡。
适才北漢軍死戰不退，禁軍雖然全力搭設雲梯，控鶴軍死士口銜着利刃，不要命地往上攀爬，但在城頭密集地箭雨、檑木、狼牙拍、滾石、滾油之下，雲梯上的軍兵如落湯的餃子般不住地往下掉落，饒是如此，不少都頭、百夫長都苦求都督曹翰暫緩攻城，待城牆上守軍消耗氣沮之後再全力攻打，曹翰卻厲聲道：“兩軍相逢勇者勝，官家親身督陣，真是吾等奮身報國之時。”親自披挂重甲，在親兵保衛下鑽入攻城車中，督促士卒登城掘城。
射箭的守軍減少之後，禁軍不顧傷亡的雲梯登城立刻有了戰果，天武軍校尉荊嗣當先登城。他接近城頭時，恰巧有一個從放下的狼牙拍正在往上收，荊嗣不顧那狼牙拍上遍布着鐵刺，伸手抓住，借力一躍登上城頭，乘守城士卒還未反應過來是，高聲呼喝，當即把兩個正在拉麻繩收起狼牙拍的北漢士卒打到在地，旁邊的漢軍也十分彪悍，見狀立刻棄了弓弩，抽出橫刀、大劍圍攏過來，與荊嗣及其他三個随後登城的宋軍厮殺在一起。
城牆下面，趙炅遙遙望見有宋軍登上城頭，大喜過望，指着荊嗣身影道：“朕有此勇士，何愁太原不滅，擂鼓，督促衆軍接續上去！”衆将紛紛朝那裏看去，潘美、崔翰等将露出輕松的神氣，陳德亦面露驚訝之色，太原漢兵的彪悍敢戰他所深知，卻未料到開封禁軍居然如此厲害，全力攻城不到半天，便已可以登上城頭。唯有劉延讓、張美等老将仍是一副老神在在，事不關己的模樣。
宋軍見禦營擂鼓催促，紛紛大聲呼喊着向荊嗣等人登城之處聚攏過來，幾乎是數十息的功夫之間，就在不長的一段城牆上搭設了十幾條運梯，數百虎捷軍、天武軍軍士趁着城頭漢兵忙着與登城宋軍拼殺，無暇向下發箭落石的機會，毫不躲避四面的流矢，手腳并用的往上攀爬，每一架攻城雲梯都密密麻麻滿是禁軍士卒，将雲梯都壓得彎了，連西面都督攻城的曹翰也從攻城車裏鑽了出來，站在離城牆不遠的空地上大聲呼喝，他身邊聚集了上千虎捷軍精銳，隻等這股數百人的宋軍一旦達成突破，就要接續不斷地攻打上去，千年堅城晉陽，似乎隻要再流一點血，就被會轟然壓垮。
守将郭萬超在城頭上見狀，心下一沉，當即叫來牙兵都頭，命他立刻從過去督戰，不惜傷亡，定要将這股登城宋軍打下去，牙兵都頭沈開領命而去，帶着五百多精銳，沿途收集城牆後面避箭的敢戰之士，聚了一千多人，但在宋軍密度極高的箭雨和石彈之下，僅僅行進數百步，已傷亡了兩百多人，就連盔甲厚重的沈開，身上也插了十幾隻箭。恰在此時，宋軍的箭雨忽然稀疏起來，宋軍數萬人組成的弩箭大陣消耗的弩箭數目衆多，一時補充難濟。沈開大喜，高聲叫道：“宋軍箭盡了，速速前行，将那些登城開封子斬成肉醬！”
他帶的軍兵俱是百戰餘生，知道石彈雖然威勢大，但被砸中的幾率實在很小，對守城士卒傷害最大的便是密集的箭雨，尤其是宋軍這種幾乎是不惜工本，如狂風驟雨一般的弩陣箭雨，此刻見宋軍一時箭盡，士氣大振，又前行了數百步，将數十個登城的宋軍團團圍困起來，刀劍齊下，頓時将幾個外圍宋軍死士亂刃刺死。
“怎麽回事？”見射向城頭的箭雨居然中止，趙炅勃然大怒，喝道。
“陛下，百萬箭矢已然用盡，臣正從大營中全力補充，隻是，要等上少許時候。”西面濠寨都監、八作使郝守溶跌跌撞撞跑上來解釋，饒是郝守溶數次大戰都擔當補充軍需的差事，誰料此番趙炅親自督戰，布置弩陣的控鶴、虎捷諸軍唯恐作戰不力，将弩箭似流水一般射了出去，短短兩時辰不到的功夫，太原西面城牆居然被射成了密密麻麻如同刺猬一樣，而城下弩陣中原本堆積的百萬箭支也快爲之一空，郝守溶這才心急火燎命手下軍兵急速向弩陣這便補充箭支，誰料恰好踩在了禁軍登城戰的關鍵當口沒了箭，這才急吼吼地趕過來請罪。
“你來這裏做什麽，還不快去督促補充箭矢，不可再耽誤了大事！”趙炅平抑下心頭怒氣，他雖然急切，卻也未曾奢望攻城第一天便取了城池，遙遙望見太原兵正從城牆兩面急速的向登城處圍攏過去，一顆心幾乎提到了嗓子眼上。
隻見城頭上北漢兵快速圍住了宋軍登城的狹小地段，不斷有被殺死的禁軍屍體抛下成來，郭萬超扣在手中的預備隊漢軍比普通城上軍兵更爲訓練有素，在沈開的指揮下，精銳牙兵徑直貼上數量稀少的登城宋軍，幾個合攻一個。大量的其他漢兵則用帶着鐵鈎的拒杆将宋軍搭上城頭的雲梯遠遠地撐開了去，此刻宋軍忌憚着城頭有大量袍澤，不敢朝着這段城牆釋放石彈，正利于漢兵幾十個合作一隊，齊聲呼喊着号子，把沉重地雲梯一架接一架推倒在地。可憐雲梯上滿是控鶴軍死士，連敵軍的面也沒見到，便摔得血肉模糊。
趙炅城頭上的宋軍越戰越少，不斷有死屍墜下，再戰下去，登城的百十個禁軍勇士便要全數交代在太原城頭，左右兩手緊緊握拳，最後長歎一聲，道：“罷了，來日再戰，鳴金收兵。叫城頭勇士退下來吧。”話音落下，旗牌官便命軍卒敲響金鑼，城頭上饒自苦苦撐持着的禁軍終于松了一口氣，且戰且退，退下了十數人，但最終斷後的幾名虎捷軍卻被蜂擁而上的北漢兵斬成數段，丢下城牆。趙炅直看得頭上青筋暴起，雙目圓睜，喝道：“弩陣何在？快放箭，射死這夥兇徒！”此刻宋軍弩陣的箭矢也終于補充了上來，又是萬箭齊發，城牆上不及躲避的北漢兵死傷無數。
宋軍攻上城頭又被打了下來，士氣已洩，當日便不再攻城，趙炅傳令當先登上太原城頭的勇士無需解甲，即刻前來見駕，他要親自褒揚。