К исходу третьего дня монгольская конница вышла к Булгару. Во избежание потерь передовой отряд разделился и, не приближаясь к городу на полет стрелы, окружил его.
Столица Булгарии была достаточно укреплена, как внутри, так и за его приделами. Он имел не менее шести рядов мощных концентрически расположенных укреплений с выступающими через равные промежутки башнями. Внутри города по всему периметру города были размещены посады, также защищенные двурядным частоколом.
Первым к городу подошел тумен темника Мунхе. Он использовал обычную тактику монголов. Многочисленные отряды разорили все окрестные села. Тысячи пленных были пригнаны к стенам столицы. Решив не дожидаться основных сил, Мунхе приступил к штурму. Пленным, которые состояли в основном из стариков и женщин, раздали вязанки хвороста, сена и корзины с землей и камнями. Толкая их копьями, под страхом смерти, монголы заставили пленных бежать в сторону стен города. Защитники города безжалостно расстреливали соотечественников из луков. Считалось, что лучше умереть, чем попасть в плен и служить захватчикам. Под градом стрел, пленные сваливали свой груз в ров, постепенно засыпая его. Тела убитых булгар, также спихивали в ров. Когда ров был засыпан, на штурм были брошены отряды покоренных народов, входившие в состав монгольского войска. Тысячи воинов тащили лестницы. Их ставили вплотную к стенам и воины начинали карабкаться вверх, стараясь попасть на стену и связать защитников боем, давая возможность подниматься на стену остальным. Булгары сражались отчаянно. Длинными рогатинами они сталкивали лестницы, рубили захватчиков саблями, сбрасывали на них камни и лили кипяток. Штурм захлебнулся. Получив отпор, оставшиеся в живых захватчики отошли назад. Мунхе не стал больше рисковать зря, теряя людей. И так они потеряли много воинов в битве на берегу Итиля. Через два дня подошли основные силы во главе с Тугаем. Все это время легкая конница монголов носилась вдоль стен осажденного города, осыпая стены тучами стрел и не давая защитникам расслабляться. Еще через день к вечеру прибыли повозки с штурмовыми орудиями. Донг Хей-ли лично руководил сборкой машин. Ему и его помощникам в помощь были согнаны десятки пленных. Под ударами плетей, за ночь установили осадные орудия. С рассветом на Булгар обрушились огромные камни, а потом и горшки с горящей смолой. В городе начались пожары. Горожане бросились их тушить, ослабив защиту стен, на которых их воины гибли десятками под градом камней и стрел.
Тугай не спешил отдавать приказ к штурму. Зачем за зря терять людей. Пусть поработает инженерный отряд.
А камнеметы все бросали и бросали на город тяжелые валуны, разрушая стену и дома за ней. Потом удары камнеметов перенесли на ворота. От ударов тяжелых камней были повреждены ворота и часть стены.
Инженерный отряд соорудил навес над тараном, окованным железом бревном, которое висело на цепях, прикрепленных к козлам. Это сооружение передвигалось на огромных деревянных колесах. Скоро со стороны городских ворот раздались глухие звуки ударов. Еще несколько таранов начали работать и у других ворот большого города.