叶梦熊统率六万西路南征明军精锐全军覆没，汉军即将攻入关中的消息迅速传到陕西省城西安府，陕西巡抚刘光国、布政司副使李楠等忙下令调集西安府各州县守军及及各府援军赶来西安城加强防守，同时派人赶往固原向三边总督李汶求援。
陈冲率五万前锋大军在沈飞率飞天营配合下接连攻破蓝关、蓝田县城，直奔西安城杀来，震惊关中。大明皇帝朱翊钧派遣的矿监赵钦在西安府富平县强征百姓开矿闹得不可开交，遭到富平知县王正志反对，赵钦有皇帝撑腰反告王正志阻扰开矿。
关中土地兼并严重，加上小冰河时期天灾人祸不断，百姓生存艰难。汉军大举北伐到处散布《大汉汉王谕天下檄文》，让关中百姓看到了希望，江北河南山东出现不少流民义军武装配合汉军攻城略地，不少关中百姓纷纷赶来投靠汉军，帮助汉军引路运送辎重粮草攻打西安城。
陕西巡抚刘光国在陕西为官多年，很快招募民兵一万余人，加上收拢西安城附近各州县兵力一万余人，共计近三万军民守城，秦王朱谊漶也派王府卫队协助守城，分别驻守西安城四门，城东长乐门，城南永宁门，城西安定门，城北安远门。
西安城在唐长安城皇城太极宫及以东三坊之地基础上修建，规模虽不大，却易于防守，以秦王府为中心，秦王府和多处郡王、将军府及各类官衙占去城内大部分面积，其余错杂分布一些寺庙、道观及学院、商铺等。
陈冲率五万前锋大军直抵城南永宁门外安营扎帐休整，等待随后赶来的大军主力一起围攻西安城。陈冲派出一万余兵马对西安城周边发起进攻，接连攻下长安、咸宁、咸阳三县各处要地。
陈瀚随后率十二万大军包括收编的明军降兵赶来西安城南与陈冲汇合，对西安城展开围三阙一攻势，同时派出东、西、北三路大军出兵攻取关中各地，每路各两万大军，分别由林宇、李承勋、田潇统率。
陈冲、尤继先指挥三万大军在城西安定门发起进攻，郑彦武、杜松指挥三万大军在城南永宁门发起进攻，陈瀚亲自统率五万大军进攻城东长乐门，王保率一万余大军准备攻城。
城东汉军大营外大军阵中，身着鱼鳞明光板甲头戴红缨钢盔的陈瀚胯下一匹大白马，接连接到各路大军来报备战攻城完毕，陈瀚挥手下令道：“进攻，一鼓作气拿下西安城。”
‘咚咚……’城东汉军阵中的战鼓声隆隆响起，城南、城西战鼓声也接连响起。
城南、城东、城西的炮军将领纷纷高呼下令道：“放……”
‘轰轰……’西安城外三百余门各类火炮纷纷发炮朝着西安城墙、城楼、瓮城呼啸抛射炮弹袭来。
“进攻，一举拿下西安城，冲啊。”汉军将士纷纷喊杀着抬着攻城梯直奔西安城冲杀而来，工兵营冲锋在前准备在护城河上搭建竹木长桥进攻。
镇守城东城墙上的陕西巡抚刘光国年过半百，身着山纹甲，一张长满皱纹的老脸看着汉军迅速发起进攻，拔出腰间佩剑高呼下令道：“发炮进攻”
明军将领纷纷高呼下令道：“放……”
‘轰轰……’城东明军不下三十余门大将军炮、佛朗机炮纷纷发炮反击，呼啸抛射的炮弹直扑向冲锋进攻的汉军袭来，汉军炮弹随即在宽阔的城墙上炸响，守城明军顿时被得死伤惨重，惨呼声不绝于耳：“啊啊……”
城墙上的明军火炮不少被炸得东倒西歪，城外正分散冲锋进攻的汉军将士也被炸得死伤不轻，陕西巡抚刘光国在护卫举盾掩护下看着汉军炮火威力惊人，随即又见城外汉军快速在护城河上搭建起竹木长桥，汉军将士纷纷扛着攻城梯冲杀过河来，攻城速度之快，令守城明军将士震惊不已，刘光国慌忙疾呼下令道：“别让汉贼靠近城墙，快放铳、放箭”
“放铳、放箭”明军将领纷纷高呼下令道：“快将滚木礌石扔下去”
城上的守城军民忙着将滚木礌石抬起准备朝城下扔去。
城外的汉军迫击炮营将士纷纷拿扛着迫击炮在城外迅速布阵装炮弹发炮掩护攻城大军：“放……”
‘轰轰……’汉军阵中的舰炮、大将军炮再次发炮呼啸抛射朝着城墙上袭来，炸得守城明军将士死伤惨重，正准备扔滚木礌石的守城军民反遭滚落下来的滚木礌石砸死砸伤，迫击炮营发炮抛射密集炮弹随即在城墙上炸响，炸得守城军民一片残肢断臂横飞，鬼哭狼嚎惨呼声不断响起：“啊啊……”
刘光国及明军将士彻底被汉军多兵种配合作战惊得不轻，随即听到一阵惊呼声：“快看天上是什么？”
却见城头上空突然出现遮天蔽日的大片金黄色圆球，圆球下方还有一个大型吊篮，吊篮中还有人影晃动，似乎再扔什么东西。
陈瀚双手握着双筒望远镜正观察着大军攻城作战，见沈飞率飞天营对城东城墙一通猛轰，城墙上砖石纷飞，尘土飞扬，守城明军将士残肢断臂横飞，正蚁附攻城的汉军将士纷纷趁乱攻上城墙，飞天营随即兵分两路朝着城南城西顺风飞去。
“汉贼杀上来了”尘土散去，明军将士看着正蜂拥冲杀上城墙来的汉军将士疾呼道：“快将汉贼赶下城墙去，杀。”
“杀……”刚冲杀上来的汉军将士纷纷发起进攻冲锋，后阵的汉军将领忙指挥冲杀上来的将士下令道：“火枪营、弓弩营列阵射击。”
数百火枪营、弓弩营将士在城墙上排列成阵，迅速向前赶去展开六段射‘砰砰……、嗖嗖……’对面的明军将士被射杀得成片倒下，明军后阵更是遭到迫击炮营重点轰炸，炸得惊恐万分的明军将士吓得溃逃下城去。
汉军迅速夺取城东城墙，王保同一众归顺的将领看着汉军多兵种配合攻城作战，西安城不到一个时辰便被迅速攻下，大汉能迅速崛起不是没有原因，如此强大的战斗力又岂是明军能抵挡得住。
陕西巡抚刘光国面对汉军凶猛攻城作战根本难以抵挡，朝着东北京城方向遥拜疾呼道：“皇上，臣刘光国尽力了。”随即纵身跳下城墙殉国。
郑彦武、杜松指挥三万大军在炮军、飞天营轰炸掩护下也迅速攻上城墙，迅速攻下城南永宁门。城西的陈冲、杜松两人亲率三万大军攻城，在飞天营轰炸过后迅速攻上城墙来，攻占城西安定门，打开城门，放下吊桥，城外大军纷纷冲杀进城来，明军残兵败将纷纷跪地请降。
城东长乐门最早被攻下，陈瀚却没有率大军攻入城中，而是迅速出兵城北安远门，西安城中明军残兵败将正护送着陕西布政司副使李楠、秦王朱谊漶及秦王藩宗室开城北安远门出逃，还未逃到渭水边就遭到陈瀚、秦勇率领的三万大军赶来堵截住。
秦王朱谊漶拖家带口不下数百人，加上陕西文武及其家眷不下数千人，身后还有还有众多的秦王藩宗室、城中土豪士绅纷纷赶着马车背着大包小包贵重钱财逃出城来，攻入城中的汉军将士正迅速追杀赶来。
陈冲也率万余大军从城西直奔城北安远门外杀来，不下五万汉军将从西安城中逃出来的一万余陕西文武秦王藩宗室四下围住。
陈瀚在马上看着出逃的西安城中达官贵族士绅下令道：“传令下去，降者不杀，负隅顽抗者，格杀勿论。”
“是”传令兵领命纷纷打马赶去高呼传令道：“汉王有令，降者不杀，负隅顽抗者，格杀勿论。”
“我们愿降，我们愿降，……。”一听能活下去，出逃的大明达官贵族士绅纷纷跪地请降，数千明军残兵败将也纷纷弃械跪地请降：“我们愿降，我们愿降，……。”
陈瀚朝着身边的刘阿杰吩咐道：“这些人就交由军谍司、监察司仔细调查甄别呈报上来”
“臣遵旨”刘阿杰忙躬身领命打马离开赶去吩咐手下干活。