蒙古大军主力很快来到塔里寒山脚下。成吉思汗见此山山高林密，即令全军在两里开外安营扎寨、进行休整。又派哨探前去打探敌军军情。
花剌子模重兵器车虽然隐蔽的很好，但毕竟因为体积庞大、数量众多，很快被蒙古哨探发现端倪。
哨探向成吉思汗作了禀报。成吉思汗随即命令全军将营寨移至三里之外，然后到附近挖掘油井、搬运石头，准备对塔里寒山进行强攻。
次日凌晨，蒙古大军开始推送重兵器车缓缓逼进塔里寒山。当行至两里处时，成吉思汗开始命令放弩车向塔里寒山脚下发射火箭。阿勒巴儿汗见此情景，也赶紧命令花剌子模重兵器车兵通过放火箭、抛石块的方式反击蒙古大军。
战斗持续了一天，双方各有少量伤亡。花剌子模重兵器车虽然隐蔽较好，但是蒙古火箭引燃了旁边的枯树，也烧毁了一些花剌子模重兵器车、烧死了一些花剌子模士兵。
蒙古重兵器车兵虽然有铁甲战车作掩护，但因花剌子模重兵器车攻势太猛，也造成一些蒙古重兵器车被摧毁、一些蒙古士兵伤亡。
成吉思汗知道此时花剌子模大军也制造了大量的重兵器车，于是一边命令重兵器车继续攻击，一边让耶律楚才带领后勤步兵到附近挖掘油井、提炼石油。
这样持续攻击了一月有余，因为花剌子模重兵器车没有蒙古重兵器车质量好，造成很多重兵器车被摧毁，而且石油也已耗尽，就连石块都找不到了。花剌子模重兵器车兵实在坚持不住，阿勒巴儿汗赶紧向扎兰丁作了禀报。其实扎兰丁早已派步兵到塔里寒山以南挖掘石油，可惜塔里寒山以南油井并不多，能挖的都挖了。扎兰丁赶紧召集军事会议商议如何应对蒙古大军的进攻。