随着大队叛军的到来，叛军稳定住阵脚，买买提甚至还斩杀了先锋部队的将领。稳定军心后，在俄国顾问的帮助指挥下，三天后，买买提和阿巴依哈调集一百二十门大炮，开始了对乌鲁木齐新一轮的进攻。
接下来的进攻就是乌鲁木齐守军接受血与火的考验了，新兵们在炮火的狂轰下立刻陷入混乱，幸好有新军正规部队沉着的表现为榜样，短暂的混乱后，新兵们也有样学样的趴在地上，躲避炮火的攻击。
一轮炮火下来，新兵损失不小，三百多人死伤，大家还没来得及悲痛，叛军的冲锋就已经开始了。也算是运气，叛军没有准备好足够的攻城器械，这一轮进攻也被守军顽强的打了下去，许多叛军虽然冲到城下，但只知道用木桩去撞击城门，被新军集束手榴弹一阵乱炸，只好丢下木桩逃命。这一次进攻叛军又丢下三千多具尸体，新兵们在新军老兵的带动下，知道城破后就是一场屠杀的他们，也拿起手中的弓箭和土枪，朝冲到城墙下的叛军开火，马家三千子弟的装备也不算太差，清一色的火铳射击时，发出一阵阵整齐的巨响，成城下之敌也造成了不下的伤亡。
连续受挫的叛军开始改变策略，一面集中火炮轰击一段土墙，一面派人四处收集木材，打造攻城的器械。西方留学归来的张耀名很快就看出了叛军的意图，在和阿凡提商议过后，立刻组织人马，随时准备抢修被毁城墙。经过一天的炮击，城墙被轰塌了一段将近二十米的缺口，叛军借着天黑前最后的余晖，拼命朝缺口处涌来。
张耀名立刻组织炮兵，不断用炮火封锁倒塌的城墙地段，一面组织几十挺重机枪，在缺口前形成一道火力防护网，阿凡提也亲自来到第一线，组织人手用预先准备好的沙袋和石头，以最快的速度在修复城墙。看见胜利希望的叛军不计伤亡的朝缺口方向进攻，在连续遭到炮火和机枪的重创后，还是有众多的叛军涌至缺口处，眼看叛军就要得手，但是张耀名早以派出一千新军，在缺口前摆下方阵，密集的步枪齐射，把妄图冲进乌鲁木齐的叛军，一批又一批的打倒在地。
尽管日如此，叛军还是不断利用手中的武器，不断与守军展开对攻，守军的伤亡也不断的在增加，这场争夺战持续了将近三个小时，天黑后的叛军打着火把还在持续进攻，其他方面的叛军也在同时对乌鲁木齐发起冲击，残酷的搏杀进行到最后，叛军最终没办法承受这巨大的伤亡，加之原本就是乌合之众，锐气连续受挫后，便开始溃退，乌鲁木齐守军在付出两千多人伤亡的代价后，总算度过了这最危机的时刻。在一仗临时招募 的新兵们在经历过前两次战斗的洗礼后，也勇敢的投入到战斗中，但他们经验上的不足，使他们成为这场战斗中伤亡最大的，一千两百多人死伤，新军在这场战斗中伤亡也不小，三百多人倒在战斗中。马家子弟也付出了五百多人的代价。
叛军的伤亡更为惨重，一次进攻下来，八千多人伤亡实在让买买提和阿巴依哈心疼，幸好他们的嫡系部队在这次战斗中损失不大，不然他们真不知道拿什么来维持自己的地位了。
吃了大亏的叛军不甘心失败，继续不断用炮火对城墙和城内进行轰击，所幸守军经过数次血战，新兵和马家弟子们都已经变的沉稳，也学会了如何在密集炮火中如何利用掩体保护自己，但炮击还是给城市中的市民带来巨大的损失，大量房屋被毁，数千居民死伤。
一鼓作气，再而衰，三而竭，叛军的锐气在遭到连续打击后，五天内再也没有组织起有效的攻击。五天后，从博湖一带折返的叛军到达石河子，叛军的兵力又恢复到十万左右，火炮也增加了六十多门，踌躇满志的买买提和阿巴依哈决心发起新的进攻，不过这一次的进攻却被迫延迟了两天，而这两天的延迟却是致命的。
从博湖一带遭到马家拒绝后转道的叛军，属于另一股势力，他们的首领叫骨力巴，骨力巴一贯老奸巨猾，从 马家那碰壁后，他便以各种借口拖延行军速度，一直到叛军伤亡惨重后才姗姗来迟，骨力巴想做什么？骨力巴到达石河子后，停止了进军乌鲁木齐的步伐，派出使者要求和买买提与阿巴依哈谈判，提出新疆独立后三分天下，他骨力巴要独占一份，这时候买买提和阿巴依哈虽然恼怒，但是也没办法拒绝这个要求，石河子是交通要道，所有的叛军给养都得经过这条运输线，一旦大家翻脸，买买提他们立刻就失去了粮草的接济，估计这仗也别打了。
再三权衡后，买买提和阿巴依哈亲自来到石河子，与骨力巴签署了合作协议，骨力巴这才答应进兵，但这已经使预先计划的进攻被推迟了两天。
这两天里，英勇的守军得到了增援部队，来自左宗棠处的三千增援部队，左宗棠调集了一切可以调集的牲口，用最快的速度把一个重炮营和一个重迫击炮营，外加一个步兵团运送到了乌鲁木齐。最要命的就是这个重炮营，重炮营装备了最新式的105毫米口径的榴弹炮，射程长达七公里，重炮营在今后的作战中，成了叛军炮兵的梦魇。同时，马家又派出四千子弟进入乌鲁木齐，乌鲁木齐的兵力又一次得到了加强。
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