現在的態勢，西涼軍還是40個軍，四大陣營各10個軍。而王允眼見呂布已經突圍，知道呂布入城無望，隻得帶著7個軍退入城中。現在長安城中擁有12個軍的兵力，隻有董承的路部滿編，王允還有3個軍，皇甫嵩還有4個軍。另外張溫、盧植、朱儁還帶著15個軍正在向長安回援，王允陣營總兵力還有27個軍。呂布除了自己突圍帶出的8個軍之外，就隻有侯成的一個滿編路部了，共計隻有13個軍。將王允和呂布的兵力加在一起，也隻有40個軍。王允和呂布現在的兵力基本上都是全編製，西涼軍編製不全但戰鬥力更強。
在這種情況之下，李傕隻能趁著王允、呂布現在分兵兩處，互相沒有照應的機會，迅速攻下長安，才是唯一的活路。而王允則需要死守長安，等到呂布張溫回軍，那時候就可以再一次裏應外合，才有可能取勝。所以雙方對於長安的攻防戰非常重視。
卻說呂布於路本想跟張溫侯成會合，但自己當初50個軍如今隻剩下8個軍，心中實在羞愧。這時候張遼在旁邊分析形勢，呂布也覺得遠水難救近火，與其前去搬兵，還不如帶著身邊8個軍，悄悄殺回，突起發難，伺機進入長安。那時候也好跟王允一起商量對策，順便加強長安防禦。呂布正愁沒有麵目去見張溫侯成，聞言自然讚同，急領軍悄悄而回，潛伏城外。其實呂軍也是西涼軍，雖然董卓當初沒有將最精銳的兵力給他，麾下實力也不差。如今這8個軍都是劫後餘生，一個個都是刀尖上打滾過來的，跟西涼軍相比，也差不了哪裏去。
而李傕戰勝呂布，心中大意，以為呂布不敢回來，將圍城的西涼軍都撤離無險可守之地，休養生息。呂布趁著這個時候正好覷準空當，突然衝擊，往城下突圍。李傕、郭汜等急急調兵來堵，卻如何堵得住。再加上王允得到消息，也開城來接應，呂布竟被他接應去了。王允、呂布各折損一個軍，西涼軍總計隻折損了一個師兵力，所有建製都沒有受到根本傷害。但這樣一來，長安城的兵力一下子增加到18個軍，這對於西涼軍攻城的壓力就增加了。李傕不由懊悔，要不是自己輕敵，也不至於為呂布所乘。
不過這時候賈詡給李傕帶來了好消息。董卓當初曾在王允軍中安插李蒙、呂方兩個臥底，如今都已做到上將，已經跟西涼軍聯係上，準備夜裏開城，接應西涼軍。李傕頓時轉憂為喜，立刻布置四路人馬進城事宜。入夜，李蒙、呂方在四個城門各派出兩個營的兵力，占領城門，立刻舉火為號，四路大軍齊齊殺入長安。王允、呂布、皇甫嵩駐紮在外城的大軍，齊齊崩潰，望風而降。呂布帶著一個軍的兵力，拚命接應王允皇甫嵩，遠遠看見皇甫嵩，先把他救在軍中，又到青瑣門去接王允。王允慨然道：“國家為我敗壞如此，實在心痛，都是王允之錯，今日將軍等速速殺出長安，聯絡張好古將軍張溫將軍及關東諸侯，再圖長安，王允決心以身殉城。”
呂布再三相勸，王允就是不走，無奈之下，呂布隻得引兵護送皇甫嵩殺出長安。路上彙入三個師的殘兵，卻又被西涼軍殺死三個師的兵力，最終呂布還是隻帶出一個軍兵力，與皇甫嵩一起去跟張溫會合。呂布與皇甫嵩家眷都在長安，也來不及帶出，包括貂蟬在內，全都陷在長安。
卻說兵鋒起時，長安離亂。長安城中官民，人人自危。王允、呂布、皇甫嵩家眷，以及種拂、魯馗、周奐、崔烈、王頎等官員，本都存了以身殉城的準備，卻中道被人救出，沿地道運出城外，直往司州去了。
西涼軍入城，除呂布帶著一個軍走脫，另有三個軍戰死，其餘王允呂布麾下10個軍的兵力，全部投降西涼軍。至此，西涼軍總兵力重新達到50個軍。隻有董承帶著5個軍的禁衛軍堅守皇宮，為王允陣營最後的兵力。而在李傕心中，董承已經不足為慮，所慮者為回援長安的20個軍。所以李傕留下樊稠帶著本部10個軍繼續圍困皇宮，其餘40個軍，則前往要路埋伏。
侯成擔憂呂布責怪，星夜兼程，為回援長安大軍走得最快的一路。急急行軍之間，忽然碰到剛剛從長安殺出的呂布。呂布也不多說，立刻帶著6個軍繼續向西，去與張溫會合。很快張溫兵到，呂布心急如火，帶著21個軍的兵力，重奔舊路向東，準備再殺一個回馬槍。正奔行之間，忽然山頭火把大作，40個軍齊齊衝出，將回援長安的大軍圍在峽穀猛攻。呂軍大亂，兵敗如山倒。除呂布帶著張溫盧植皇甫嵩朱儁張遼高順侯成宋憲魏續曹豹等將領以及三個軍的兵力殺出之外，其餘18個軍的兵力，被殺8個軍，投降10個軍。至此，王允呂布陣營的兵力幾乎全軍覆沒。無奈之下，呂布也管不得長安了，帶著3個軍的敗兵投洛陽而去。
此戰後，西涼軍總兵力達到60個軍。李傕提升李蒙、呂方二人為健帥，各領西涼老兵10個軍，以李蒙為號令，星夜出兵崤關奔洛陽。其餘30個軍回師長安，跟張濟的10個軍繼續進攻皇宮。長安城已經接到呂布的又一個敗報，知道王允呂布兩個陣營已經全軍覆沒，如今唯一可以依靠的就是董承5個軍的禁衛軍，卻並不是宮外40個軍的西涼軍對手。