第二天，宋江分兵四面围城，全力展开进攻。公孙胜找到宋江和吴用，分析局势说：“昨夜虽然杀败了敌军的大半兵力，但那三百神兵显然都退回城中了。如果今天我们攻城攻得太紧，高廉那家伙今晚肯定会来偷营劫寨。所以，今晚我们可以先把军队集中起来，等到夜深人静的时候，再分兵四面设下埋伏。这里只虚扎寨栅，让众将夜里听到霹雳声响，看到寨中火起，就一起进兵。” 宋江和吴用听后，觉得此计甚妙，当即传令下去。当天攻城一直到未牌时分，宋江便下令将四面的军兵都撤回寨中，还在营中大摆宴席，故意饮酒作乐，制造出一副放松警惕的假象。随着天色渐渐暗下来，众头领按照计划，悄悄地分头行动，在四面埋伏妥当，只等敌军上钩。
到了晚上，宋江、吴用、公孙胜、花荣、秦明、吕方、郭盛等人登上土坡，静静地等候着。果然，高廉点起了三百神兵，他们背上都背着铁葫芦，里面装满了硫黄焰硝、烟火药料，每个人手中都拿着钩刃铁扫帚，口中还衔着芦哨。二更左右，城门大开，吊桥放下，高廉一马当先，率领着神兵冲了出来，背后还跟着三千多骑兵，气势汹汹地朝着梁山营寨杀来。随着离营寨越来越近，高廉在马上施展妖法，顿时黑气冲天，狂风呼啸，飞砂走石，尘土弥漫，天地间仿佛陷入了一片混沌。三百神兵纷纷取出火种，点燃了铁葫芦口，一声芦哨响起，他们被火光笼罩，挥舞着大刀阔斧，杀气腾腾地冲进寨里。在高处，公孙胜仗剑作法，只见空寨中平地上突然 “轰隆” 一声，响起一声震耳欲聋的霹雳。三百神兵听到霹雳声，吓得想要后退，却发现空寨中燃起了熊熊大火，火光冲天，上下一片通红，他们已经无路可逃。这时，四面埋伏的伏兵一齐赶来，将寨栅团团围住。在黑暗中，伏兵们占据了优势，三百神兵一个也没能逃脱，都被杀死在寨里。高廉见大势已去，急忙带着三十多骑兵，拼命朝着城中逃去。背后林冲率领着一支军马紧追不舍，眼看就要追上高廉了。高廉急忙大喊着让城上放下吊桥，他只带着八九骑冲进了城中，其余的士兵都被林冲连人带马生擒活捉。高廉回到城中后，赶忙召集百姓上城守护，此时他的军马和神兵已经被宋江、林冲杀得片甲不留。有诗为证：
虎略龙韬说宋江，高廉神术更无双。
一时杀戮无噍类，不日开门就纳降。
第三天，宋江又率领军马更加猛烈地四面围城。高廉在城中苦苦思索，心中满是无奈：“我多年苦心学习的术法，没想到今天竟然被他们轻易破了，这可如何是好？” 实在没有办法，他只好派人去邻近州府求救。他急忙写了两封信，分别送往东昌和寇州，信中写道：“这两处离此地不远，两位知府都是我哥哥提拔起来的，让他们连夜起兵前来接应。” 随后，他派了两个帐前统制官，带着书信，打开西门，杀出一条血路，朝着西边夺路而逃。众将看到敌军突围，正打算去追赶，吴用却传令道：“先放他们走，我们可以将计就计。” 宋江有些疑惑，问道：“军师，这是何计？” 吴学究解释道：“城中兵少将寡，所以高廉才去求救。我们可以派两支人马，装作是救应军兵，在路上与他们混战，高廉必然会以为是救兵到了，从而开门助战。我们就趁机一面攻城，一面把高廉引入小路，定能将他擒获。” 宋江听后，大喜过望，立刻让戴宗回梁山泊再调两支军马，分两路赶来，配合此次行动。
高廉回到城中后，每天夜里都在城中空旷处堆积柴草，整天放火作为信号，城上的守军日夜盼着救兵到来。过了几天，守城军兵突然看到宋江阵中不战自乱，急忙报告给高廉。高廉听后，连忙披挂上城观望，只见两路人马战尘漫天，喊杀声震天，朝着这边冲了过来，而四面围城的军马则四散奔逃。高廉以为是两路救军到了，心中大喜，急忙召集城中所有军马，大开城门，分头冲杀出去。
高廉一马当先，冲到宋江阵前，只见宋江带着花荣、秦明，三人骑马朝着小路逃去。高廉见状，以为有机可乘，急忙带着人马追赶上去。正追着，突然听到山坡后连珠炮响，他心中顿时起了疑，便打算收兵返回。就在这时，两边锣声响起，左边吕方，右边郭盛，各率领五百人马冲了出来。高廉见势不妙，急忙夺路而逃，这一番混战下来，他的部下军马折损大半。好不容易突出重围，高廉抬头一看，却望见城上已插满了梁山泊的旗号。他再举目四望，根本没有看到救应的军马，这才知道自己中了计。无奈之下，高廉只好带着一些残兵败将，朝着偏僻的山间小路逃去。没走十里，山背后突然杀出一彪人马，领头的正是病尉迟孙立，他拦住去路，厉声高叫：“我们等你多时了，乖乖下马受缚！” 高廉见此情形，急忙率军回头，却发现背后又有一彪人马截断了去路，当先马上的是美髯公朱仝。两头夹攻，四面截断了去路，高廉见大势已去，只好弃了坐骑，往山上跑去。四下里步军一起追上山去。高廉慌了神，口中急忙念念有词，大喝一声：“起！” 只见他驾着一片黑云，缓缓升空，直上山顶。就在这时，山坡边转出公孙胜，他见此情景，立刻在马上挥剑朝着空中作法，口中同样念念有词，大喝：“疾！” 将剑朝空中一指，高廉便从云中倒撞下来。侧首插翅虎雷横迅速抢过，一朴刀将高廉砍成两段。可怜这位半世英雄，就此化为南柯一梦。有诗为证：
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