叛军将领尹子奇增兵攻打睢阳城，把包睢阳包围得更紧。一天夜晚，张巡在城中鸣鼓整军，做出要出击的样子，叛军见状后，整夜都没何处，严加防备。天亮之后，张巡却停鼓息兵。叛军在瞭望楼上观察城里的动向，什么也看不见，于是就解甲休息。这时，张巡率将军南霁云、郎将雷万春等十多名将领，每人率五十名骑兵打开城门突然杀出，直冲叛军营地。张巡等杀到尹子奇的战旗下，敌营顿时大乱，杀敌将五十余人，杀十卒五千余人。
张巡想要射杀叛军主将尹子奇，但苦于不认识他。于是他命人削蒿草作箭头，制作了一批箭。被射中的叛军见到后十分高兴，认为城里的箭已射完，于是就去报告尹子奇。张巡因此认出了尹子奇。于是命南霁云射击，结果射中尹子奇左眼，差一点抓获了他。尹子奇带伤收兵退去。
七月壬子（初六），尹子奇又征兵数万名再攻睢阳。先前，许远在睢阳城中积蓄资粮达六万石，虢王李巨命他分一半给濮阳、济阴二郡。许远坚决不同意，但在李巨的坚持之下只得照做。济阴得到粮食以后，随即连城投降了叛军。而此时睢阳城中的积粮已被吃尽，将士们每人每日给米一合，并夹杂茶纸、树皮而食。叛军却粮道畅通，兵员充足，伤亡也能够及时得到补充。睢阳守城的将士死伤得不到援兵，诸军粮食救应不至，士卒损耗得仅剩下一千六百人，就连这些人也都因为饥饿疾病而没有多少战斗力。
叛军制作了云梯，云梯高大仿佛半个彩虹，梯上可部署二百精兵，将云梯推到城下，想令士兵跳入城中。张巡事先在城墙上凿了三个洞穴，等待云梯快临近时，从一个洞中伸出一根头上设置了铁钩的大木头，用铁钩钩住云梯让云梯无法离开，从另一个洞中伸出一根木头顶住云梯让云梯无法前进；在第三个洞中伸出一根头上安置一个铁笼的木头，在笼子里装满可燃物点着火焚烧云梯。三根木头配合之下，云梯很快从中被烧断，梯上的士卒全部被烧死。叛军又用钩车钩城头上的敌楼，钩车所到之处，敌楼纷纷崩陷。张巡命人在大木头上安置了连锁，锁头装置大环，套住叛军的钩车头，然后用皮车拔入城中，截去车上的钩头，然后把车放掉。叛军又制作木驴来攻城，张巡用熔化的铁水浇灌木驴，木驴立刻被销毁。叛军最后在城西北角用土袋和柴木积成阶道，想借此登城。张巡不与叛军交战，只是每天夜晚暗中把松明和干草投进正在堆积的阶道中，前后十多天叛军也没有察觉。准备好之后，张巡乘机出军大战，派人顺风纵火焚烧阶道，叛军无法救火，经过二十多天大火才熄灭。张巡的针对攻城随机应变，叛军都十分佩服他智谋高强，不敢再来进攻。于是，叛军在城外挖了三道壕沟，并置立木栅，准备长期围城困死张巡，张巡也在城内挖了壕沟以对抗敌人。
守城无常法，随机应变就是常法。张巡孤军坚守睢阳城，除了有战略眼光和坚强的意志外，能够根据敌人的攻法进行灵活拆解，也是其能够长期坚守的重要原因。
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