一個月的時間，明軍從山西出發，已經將陝北地區掃蕩乾淨，總算下來，殲滅大西軍十五萬人以上。其中俘虜十萬。
這年的年底，也就是一六五零年的年底，張由鬆親自帶兵包圍了陝西的省會西安城。
大西軍十萬餘人，堅守西安城，明軍剛一包圍，就被大西軍連夜突破，逃跑了數千人，於是，明軍加大了防守的力度，在城外挖掘壕溝，深刻兩丈，寬可三丈，每一處都有類似的壕溝三道，明軍還在壕溝的堤壩上將挖掘出來的泥土堆積起來，成爲牆壁高臺，進一步使城市的包圍圈兒更加緊密。
沒有想到的是，大西軍也很聰明，在西安城外也挖掘了許多的溝壑，就像滿清軍傑書部隊一樣，使這些溝壑縱橫交錯，相互連通，進行底下坑道式樣的組合，不知道他們是不是知道了清軍在天津的戰術。
明軍顧惜到自己的部隊安全，只是派遣投降的大西軍的部隊進行擾亂襲擊，試探進攻。結果，遭到了失敗，大西軍的防守非常出色，在城外修築了許多的加蓋堅固頂端的甕城，有的甕城非常大，有的非常小，底下是有坑道相通的，大西軍可以派遣士兵，在城鎮和甕城裡進行來回調動。當明軍進攻時，大量的大西軍部隊從甕城出發，進入交通隧道作戰，襲擊明軍，當明軍進攻甕城時，無論是城牆上的大西軍，還是交通壕溝裡的大西軍，到處襲擊明軍，使之不能立足。
一個西安城，已經牢牢地封鎖住了明軍的前進道路，使明軍之力十餘萬人，困頓在這裡，自然十分煩惱。
張由鬆決定拔掉西安城，於是，採取了最笨拙的方法，將攻城的重炮從山西不遠千里地調集過來，一下子就調集了四門。接着，調整戰術，四圍兒不攻，又從百姓家裡購買了許多的鐵釺等物，還製作了許多的車輛。
關鍵是，張由鬆不想犧牲太多的士兵，要是強攻的話，勝利指日可待。
攻城的重炮終於在五日以後運輸到了，張由鬆立刻將大炮架設到了城外。
這種大炮的射程是4千米，要打一座只有步兵防守，所有的武器射程不超過三百米的城市，可謂是小菜一碟。
明軍做好了全部的準備，以步兵攜帶大量的鐵釺，車輛，還有步槍兵兩千，準備掩護前進。
明軍的重炮在轟擊之前，依然採取了老辦法，向大西軍告知，希望大西軍能夠知道厲害，可惜，大西軍自恃防禦堅固，根本不把張由鬆的明軍警告放在眼裡。
四門大炮做了相當長時間的準備以後，纔開始轟擊，結果，四發炮彈，震撼得所有的大西軍暈頭轉向，很多人以爲是晴天霹靂，還有人跪下來朝天祈禱呢。
兩座甕城直接被轟塌了，城門處，被一枚炮彈擊中，打成了稀爛。
數量衆多的大西軍官兵，在甕城裡和城門附近被擊斃。
明軍的普通迫擊炮也調集了一百多門，在重炮的轟擊結束以後，迅速地射擊。
重炮的轟擊，目的不是擊斃敵人多少，而是震撼他們的精神元氣。
明軍一面轟擊一面前進，士兵運用車輛超載泥土，將大西軍挖掘的坑道都填平了，然後，炮兵和步槍兵節節前進。大西軍從交通壕溝上出來，嚮明軍發動了進攻，明軍的步槍兵精確射擊，將其大量擊斃，還投擲了許多的炸彈，將大西軍打得根本就擡不起頭來。
大量的大西軍官兵，在交通壕裡被炸死了。
這邊開打，後面就努力地填平壕溝，張由鬆還調集動員了數萬附近的百姓。所以，工作的效率極高。
戰鬥進行了一個小時，明軍部隊穩紮穩打，向前推進了一千餘米，逼近到了城下，於是，更多的士兵和百姓，開始破壞大西軍的溝壑工事，將許多地方填平。許多正在從溝壑內襲擊的大西軍，都被頭頂上紛紛的泥土嚇壞了。
大西軍在城牆上，用飛雷炮轟擊明軍，明軍則利用迫擊炮壓制，上百門迫擊炮可不是鬧着玩玩兒的，迅速地將大西軍的炮兵壓制。接着，飛雷炮等部隊，抵近射擊，將大量的炸藥包投擲進西安城中。
明軍的四門重炮，繼續轟擊，第二輪的四發炮彈，全部轟擊在了城門附近，將那裡的城牆徹底轟倒，轟出了一個巨大的缺口，於是，明軍的步兵突入了城市。
實際上，四門重炮的轟擊，確實起到了巨大的心裡震撼作用，大西軍一見翁城被瞬間就轟成了平地，那種恐懼感已經深深地植入了腦海中，無法排除。
攻入城市以後，大西軍的抵抗就虛弱了許多，儘管大西軍以密集的隊形對破損的缺口進行了衝擊，試圖堵塞，可是，明軍的炮彈，長了眼睛似的轟到了他們的頭頂上，造成了大量精銳部隊白白損失，結果不是明軍衝鋒，而是大西軍衝鋒找死。在三十分鐘的時間之內，已經有上萬名大西軍的官兵葬身火海，成爲堆積如山的屍體。
再後來，大西軍想要反攻倒算，奪回失陷了的城門口時，已經無法再前進，到處都是屍體，他們需要攀登上好幾層的屍體，才能夠前進！
明軍再次動用重炮，朝着城中可能囤積大西軍重兵的地方轟擊，又是四發炮彈，造成了大片房屋傾倒，因爲炮彈爆炸引起的巨大沖擊波，許多隱藏起來的大西軍官兵，都被這種力量震死，人身體上好好的，沒有任何傷痕，可是，人已經沒有一點兒的活氣了。
西安城就這樣，被明軍佔領了。
後續的大西軍的抵抗，非常非常虛弱了，許多地方，大羣的大西軍官兵主動向明軍投降，地上的武器堆積如山。
進攻戰鬥開始的三個小時之內，全部的西安城都到了明軍的手裡，第四個小時的時候，皇帝張由鬆已經縱馬奔馳了。
明軍立刻在西安城中進行了大規模的搜索行動，張由鬆以皇帝的名義親自辦法口諭，要限期捉拿大西軍的統帥張獻忠！
張獻忠軍人出身，多次犯法，甚至有可能有很嚴重的罪行，否則，不會被羈押處死的風險，要不是某個軍官見他的長相太過奇偉，生事放了他，他早就嗝屁了。
“活捉張獻忠，賞白銀千兩，提升軍銜三級！”
“若是能夠發現張獻忠痕跡的，賞銀五百兩，提升軍銜一級！”
“活要見人，死要見屍！”
張由鬆對張獻忠的好感，遠遠少於李自成，所以，相當不客氣。
可惜的是，部隊搜索了全城，反覆搜索了五次，都沒有發現張獻忠的蹤跡，就是審訊戰俘，也沒有任何線索。
最後，纔有被俘的將領們承認，在明軍包圍西安城的時候，張獻忠有所預感，本是堅守的，突然改變了主意，臨時突圍逃走了。
西安城一戰，明軍大獲全勝，基本摧毀了張獻忠的主力部隊，截止到目前，明軍已經在陝西省境內作戰多次，殲滅大西軍近三十萬人，張獻忠的主力崩潰了。