郭嘉等见龟兹王坚守不出，命军士将投石车运抵土山。见城中士兵云集之处，山上一齐拽动投石车，炮石飞空，往下乱打。人无躲处，城中守兵死者无数。
郭嘉思起一计，见东郭土层甚厚，派士兵用铁锹暗打地道，直透往城中。十余日，地道掘成，郭嘉命曹彰所部从地下透城而入。
龟兹王无备，被曹彰所部趁夜杀入，不由慌张失措。曹彰所部打开城门，关羽大军杀入城中。龟兹兵皆无备，被关羽军团入城大肆屠杀。龟兹王见事不济，率败兵杀出城去，逃往王城。于路集结败兵，只余半数多。
龟兹王使者急赴乌孙王处，求乌孙王出兵：“西域合力，尚无法击败中国大军，若龟兹败灭，乌孙王将步龟兹后尘。今大王起兵攻打西基，则龟兹围解。若大王坐视，龟兹灭国也。龟兹若灭，以大王一国之力，与中国虎狼之师相斗，恐败多胜少。请大王速作决断，以免贻误战机。”
乌孙王本精明之人，虽对龟兹王心怀不满，值西域存亡关头，决意出兵。大军未至西基，东郭被攻破消息传来。乌孙王恐关羽主力趁机突袭乌孙王城，命大军撤回，空劳军力。
金旋见西域战事，关羽所部兵力薄弱，又派马超、姜维、庞德三将率所部兵支援。此时西域境内三方势力兵数对比为，中国士兵七十五万，乌孙国士兵六十万，龟兹国士兵四十万。
援军到达，郭嘉战略、战术安排更加灵活。郭嘉定计，以姜维率五万军防守西基，马超、庞德各带五万轻骑兵骚扰乌孙国境内，牵扯乌孙王大军不能出援。其余大军集结于东郭，约日同击龟兹王城。
龟兹王兵力，在王城为三十万，其余十万分屯其余两城。龟兹王城分为二城，原王城在西北，城小墙矮，龟兹国人称为母城。新王城依母城东南仿中国郡城修建，当地人称为子城。子城与母城之间，相隔里余，粮草营房多在母城。龟兹王以腾先为主将，统十万兵驻守母城，自率兵二十万驻守子城，两城守兵遥相呼应。
征西军到达龟兹王城，使人打探城中消息，关羽、郭嘉等率诸将登高处观王城地貌。诸事打探清楚，升帐议事。郭嘉道：“王城两城为掎甲之势，遥相呼应。若攻母城则子城守兵扰后方，攻子城则母城守兵扰后方。王城粮草，多屯于母城。攻克母城，则龟兹军必不战自乱。然母城守将腾先，为足智多谋之辈，恐攻城之时士兵多有损折。”
关羽道：“我若我大军佯攻子城，诱母城兵出袭扰我军后方，设计断其归路，集歼于城下，则母城防备空虚，我军可乘势而下。”众皆称善，诸将商议细节完毕，关羽、郭嘉分派众将，各自领计而去。