第三轮火炮炸响之后，一脸慒逼的元军开始溃逃了，他们虽然不知道发生了什么事，却知道逃命最要紧。赵辽眼见敌人四散而逃，急令全军追赶，又分了一个营直扑敌人后方的辎重营地。敌人此次前来带了大量辎重，其中粮食已消耗大部分，但军械弹药却并无损失，营地中还有大量的骡驴和大车。霹雳军虽瞧不上那些军械弹药，却十分需要那些骡马。引诱霹雳军骑兵的那一千蒙古骑兵眼见大纛倒下，心知大势已去，便假戏真做，策马往潼关方向逃去。追击的霹雳军骑兵分了千骑紧紧尾随，其余则调转马头折回战场，前去堵截那些作鸟兽散的元军。
数万的元军士兵和民夫狼奔豚突，一时间根本就抓不完。赵辽便留了一个步兵营看守俘虏的元军和民夫，一个骑兵营继续抓溃兵，自己则率军继续往东。曹轩给他第一的任务已经完成，现在最紧要的是趁势夺占潼关，最好能一举夺下对面的风陵渡。潼关是关中前往包括洛阳、开封等中原地带的必经关隘，而从关中前往河东需要横渡黄河。在十余个渡口之中，尤以潼关附近的风陵渡和蒲津渡最为紧要。
只要控制潼关和风陵渡这两个地方，不仅将那些溃兵和民夫堵在关中，也将极有利于霹雳军下一步在河东和中原的军事行动。据抓获的元军裨将称，秃哥和史格此次前来，将河东和河洛、河内的精锐尽数带走。眼下潼关守军只有三千老弱，而河东和河洛诸州县的兵力更为空虚。蒲州、解州和洛阳、开封要地和大城，也不过千的守兵，有的州县甚至只有二、三百守军。这点兵力，霹雳军可以一鼓而下。
就在赵辽进军潼关之时，长安城下的大战也暴发了。严忠范并不是个庸才，他心中清楚此次出击，即便胜利也必然会在霹雳军炮火下遭到惨重损失，可他实在没有好的办法。孤城不可守，虽然城中粮草充足，但一味死守终归是死路，襄阳便是例证。有如坐以待毙，不如放手一搏。如果坐等霹雳军拿下潼关和萧关，届时关中元军都会被困死其中。他当然可以等待奥鲁赤率真六盘山精骑前来，可到那时，更多的霹雳军援军也到了。一想到无数的霹雳军士兵和火炮正源源不断从陈仓道而来，严忠范便打了个寒颤。现在对方援军未到又分兵往东，正是最佳出击时机。
要对付火炮，最好的办法是土木工事。要进攻霹雳军的营垒，最佳办法是掘进壕沟逼进霹雳军的营垒，再用元军擅长的贴身肉搏的方式战斗。只是战机稍纵即逝，严忠范明白己方根本没有挖掘壕沟的时间。为了对付霹雳军的火炮，他命人改装了大量的盾车。这些盾车的最前面立了一排粗短圆木，充作大盾，并由数十名士兵推着前进。这种盾车虽抵挡不住重炮，却可以防住子弹和轻型火炮的弹片，用以掩护元军士兵逼进霹雳军的营垒。严忠范认为只要逼近营垒，凭借着人数和肉搏优势，就可获得胜利。严忠范的这个自信，来自于元军士兵普遍比霹雳军士兵高大强壮。
实事求是的说，严忠范对进攻时机把握的很准，策略也是正确的，换作其他蒙元将领也不会比他做得更好。他或者说包括忽必烈在内的整个蒙元集团的唯一错误，便是低估了霹雳军的实力。他们根本没有料到迭代后的火器威力如此恐怖，没有料到霹雳军经济实力是如此雄厚，能养起数量如此庞大的精兵。他们不理解的是，战争的形式已经由将士的勇武变成了工业实力的比拼。他们还不知道的是，蒙古人引以为傲的武德充沛，在铁与火面前，在枪林弹雨面前将是何等的柔弱。
严忠范精心筹谋的出击，刚开始便遭到迎头通击，前后不过半柱香的时间就结束了。五千元军先锋在城外来来还没有列阵完毕，便遭到了炮火急袭。在上百门10斤炮和20斤重炮轰击之下，元军士兵尸横遍野、血流成河，仅第一轮炮火下便损失了一千余人，那数百辆盾车也纷纷解体。眼见情况不妙，元军士兵纷纷夺路回城，又与正前往城外的后续元军士兵迎头相撞，将东门堵了个水泄不通。情急之间，不少元军士兵竟拔刀相互砍杀起来。这样一来，原本蜂拥的人群变得更加混乱。
让长安东门变得畅通的，是霹雳军炮火。曹轩预判到了守军可能出击，早早坐镇在东门营垒指挥。眼见敌军在城门口聚成黑压压一团，便令火炮调转目标。上百发***过后，城门口原本乱轰轰的元军士兵顿时变得安静了不少。短暂的沉寂之后，满是断肢残体的血红大地上，又响起了低低而凄厉的哀嚎声。躲在城楼上土木工事中的严忠范，已从瞠目结舌中缓过神来，当即下令收起护城河吊桥，关闭城门。他没有想到一盏茶的时间，自己便损失了三千精锐，更没有想到曹轩如此腹黑，明明可以炮击城池却隐忍不发。
这一命令不仅宣告了出击行动的失败，也将来不及进城的数百士兵关在了城外。那些弃子眼见被无情抛弃，情急之下破口大骂。严忠范虽觉理亏，但惨败之下心中恼怒，现在祖宗十八代和家中女性亲属被这些丘八高声问侯，那里能容忍？当下便命令往城下开炮。元军仿制的火炮虽然傻大笨粗，射程也只有三里多，但对付起轻装的步兵却是绰绰有余。那些大骂的元军士兵那里料到严忠范会对自己人下手，猝不及防之下又轰倒了一大片，剩下的纷纷往霹雳军营垒跑来，边跑边高呼“投降饶命”。
霹雳军炮击东门外元军之时，也速带儿正带着麾下骑兵与霹雳军骑兵对峙。霹雳军骑兵数量虽少但背靠营垒，这让吃过大亏的也速带儿更加不敢轻举妄动。他虽然瞧不起严忠范手下的蒙古汉军，但见其刚出城门便遭到迎头痛击，其状惨不忍睹，也不免兔死狐悲，心生胆寒。眼见霹雳军火炮竟然能打到四里外，他既心惊又暗道侥幸。心惊的是霹雳军火炮射程如此之远，京兆城根本没法坚守了，侥幸则是所部骑兵皆在霹雳军营垒五里开外。
眼见京兆吊桥收起城门关闭，也速带儿也知道严忠范的计划破产了，当下便有了退走之心。只不过到底是退回营地，还是绕向潼关方向，他倒有些踌躇。正在举棋不定之时，营垒方向又响起密集而巨大的声响，紧接着炮弹便呼啸而至。距离也速带儿二十余米处，也有一颗炮弹轰然炸响。在猛烈的气浪之中，十余人马飞上了天。站在他不远处的一名亲兵也被弹片击穿胸甲，当即软软倒了地。突如其来的炮击，将也速带儿打懵逼了。霹雳军的火炮恐怖如斯，遭到炮击的地点距霹雳军营垒可有七里之遥，这让他浑身寒意，当即便下令往西退去。