围攻嘉定城的主力是汪德臣部蒙古汉军和杨大渊部的新附军，这两支蒙古军队虽然擅打攻坚战，却也没有在嘉定城讨得半点便宜。挖地道、火攻、冲车等这些攻城手段统统用上，不是被守军挫败就是效果不彰，只得掘壕围困。蒙军水军实力虽然提升很快，甚至击败了眉州水军，但却奈何不了嘉定水军，双方斗得旗鼓相当。嘉定城仍然可以通过水路源源不断获得支援，故蒙军虽然人数众多，却也一时半会儿攻不下来嘉定。
在这战局僵持状态下，双方对战的主力是床弩和投石机。蒙军人数众多加之城外地界广阔，故攻城武器也多，嘉定城攻城武器虽少，但居高临下又有墙碟保护，故双方谁也压制不了谁。战局的转折在手雷的到来。霹雳军支援的手雷到来后，嘉定城中有个校尉突发奇想——用投石机投掷手雷。俞兴其实对霹雳军给的这些老式手雷并不在意，觉得投掷距离短杀伤小，威力远不如火炮，当下便抱着试一试的心态，允了用投石机发射手雷。
那校尉先是用手雷大小的石头试射，又估摸着时间调整了火绳的长度，掐准了爆炸时间。准备妥当之后，便先用一台投石机开始试射手雷。不想第一击便取得了不错的战果。单台投石头机发射都是概率射击，打不中是常态，命中了反而是意外。这试射投石机瞄准的是蒙军的投石机，也毫无悬念地没有打中，而是砸在旁边两三米远的泥地里。见天上落下铁疙瘩，好奇的蒙军纷纷上前围观。由于怕手雷在未击中目标前便爆炸，校尉将火绳留得长了些。此时突然爆炸，将围观的蒙军炸倒一片。
初次告捷，嘉定守军便将手雷一股脑投向蒙军攻城武器。其实手雷对攻城器械的伤害并不大，杀伤效果还不如石头，但对人员这种软目标杀伤效果都是极佳。四飞的弹片让炸点四五米之内的蒙军非死即伤，完全弥补了投石机精度不高的缺点。这让之前势均力敌的攻城武器对决，彻底倒向了嘉定军一方。攻城器械毁了还可以制造，可熟练的操作人员却需要时间培养，死一个便少一个。
当嘉定军将霹雳军支援的手雷全部投掷完时，蒙军的攻城部队已经失去了战斗力——床弩和投石机倒还有不少，但操作人员也经死伤的差不多了。虽然手雷已用完，可石头是不缺的。嘉定守军仍不断用投石机轰击，而损失了大批攻城器械操作人员的蒙军失去了回击能力，只得将营寨往后撤，也任由嘉定军将自己留在原地的攻城器械悉数摧毁。
二月中旬的一个夜晚，围困嘉定城的蒙军突然悄声无息撤退了。其实蒙军撤退是有征兆的，几日前蒙军营中便开始忙忙碌碌起来，俞兴判断蒙古人可能在为新的攻势做准备。蒙古水军这段时间也异常凶猛，两天前还组织了一次进攻，但在占据优势的情况突然离开了战场，径直往上游眉州方向而去，并未在嘉定水面留下些许舢板和小艇。接下来便是蒙古耶律买柱的骑兵突然之间便不知去向，连同他们而去的还有汪德臣部的骑兵。
看着蒙古人空空荡荡的营地，俞兴心中甚至是犹豫。追击吧，又怕这是蒙古人奸计，专门引诱嘉定军离开坚城利堡。不追吧，他又实在不愿放弃大捷的机会。此次并没有斩杀多少蒙军，如何才能搏得军功？相比俞兴的冷静，他手下将校的追击之心便要急切多了。这些将校中有的跟随俞兴近十年，多次挫败蒙军对嘉定的围攻，并因此逐步升迁。在他们眼中蒙古骑兵既追不上也打不过，汪德臣的蒙古汉军虽然追得上但打不过，但用杨大渊部新附军的人头去换取军功，总能行吧。
俞兴心中纠结，却禁不起手下将校的撺掇。他虽然是一方土皇帝，也不敢无视手下将校的利益。所谓“断人钱财如杀人父母”，这些人刀头舔血，便是要用军功换取权力和财富。在这些将校看来，痛打落水狗机会显然不能错过。在手下强烈请战下，俞兴犹豫半天终是下令追击。不过他并没有将主力投往蒙军退却的隆州方向，而是下令往眉州进军，追击杨大渊部新附军的只是一支偏师。俞兴虽然人品为人所不齿，但无疑也是个能人，否则也不会在宋蒙两军残酷拉锯战中，数次挫败蒙军围攻嘉定，保有这个川西最重要的城市。他的这个追击命令，避免了灾难性的失败，挽救了无数士兵的性命。
往隆州方向追击的偏师，果然中了蒙古人的埋伏，毫无意外地遭遇了大败。这支偏师仗着地形熟又是轻装疾行，很快便追上了杨大渊部。出乎嘉定军意外的是，杨大渊部并没有四散而逃，反倒毫不畏惧迎了上来。杨大渊部新附军原本就是宋军精锐，在四川宋军中也颇有名气，降了蒙古人后，没有了宋军固有的以文制武官僚体系制约，战斗力不降反升。就在双方厮杀得难分难解之时，前几日不见的蒙古骑兵又突然出现在战场，从两翼向嘉定军包抄过来，霎时间将嘉定军冲得七零八落。幸得战场周边皆丘陵低山，骑兵追之不及，而嘉定军又熟悉地形躲藏在林草间，才得以避免全军覆灭。
俞兴亲率主力前往眉州，也遭到了蒙古人回马枪，耶律买柱的骑兵早就在那里等候了。只不过俞兴老于行伍早有准备。他此次率军北上为水陆并进，步军沿河伴随船只前进。这种行军线路，可让步军和水军相互支援，速度虽然比不得走官道大路，却也最稳妥。加之俞兴目的只是收复眉州，并不抢时间，故采用的是稳扎稳打的战术。在水军火力掩护下，嘉定军在面对蒙古骑兵突袭时从容结阵，又有船只护住后背。嘉定军甚至用强弩杀伤了不少骑兵和马匹。耶律买柱见无隙可趁，只得退去。
俞兴率军还未到达眉州城下，便又率部匆匆往回赶。一方面是刘黑马从成都重新派了水军增援眉州城。逆水进攻的嘉定水军面对背靠眉州城的蒙古水军，毫无优势可言。另一方面则是嘉定城传来急报，大批的蒙古骑兵又出现在城下。此刻嘉定城兵力空虚，守城的主力为临时组织的民壮，短期内守住城池问题倒不大，但要长期坚守却是很难。
俞兴率军赶回嘉定之后，蒙军便撤退了。此时无人再提追击话题，反倒纷言：“穷寇莫追”。实际上，蒙军攻打嘉定并没有损失多少人马，反观嘉定军损失非常惨重。除了追击杨大渊部偏师的惨败外，前期眉州城失陷也损失了不少兵卒。