刘仁轨带着冯立与谢叔方，趁着天黑的时间，每次带二十余人潜入长安城中，韦义节也安排了自己的几个旧属，在曲江池那一带巡逻，给他们打掩护，几天之后，潜入长安城中的唐军，便有了两百余人。韦义节把他们都安排在附近的官员家中，又偷偷给他们拿来了盔甲兵器，众人藏身在城门附近的坊内，吃饱喝足后，就等着城外的唐军发动总攻。
阴世师这边，眼见唐军围城都快一个月了，也不见唐军有什么大动静，知道对方一定有什么阴谋，便一方面加紧了巡查，一方面命骨仪、屈突寿、屈突诠三人，都搬到城墙附近居住，督促一众将士守城。他自己每天也带着人，不分昼夜的随机巡城抽查。这天他看到城外的唐军，升起了投石机，知道对方攻城在即，便跟韦保峦提议，把守卫宫城的一万人，全部调了出来，都放在外城的守护上。韦保峦也依言，调了九千人给阴世师，宫城只留了一千人守护。阴世师将这九千人，分别放在了东、南、西三面，阻止城外的唐军进攻。
长安城外的唐军，眼见守城的隋军人数有所增加，经过几番试探性进攻后，李秀宁向李世民等人提议道：“咱们得调整进攻方案，北边除了宫城外，还有皇家苑林，地势高树林密，又有不少沟渠，是隋军防守最强的地方，我们投再多的人在北面，短时间内也没办法攻破北城，倒不如把人员集中到东、西、南三面来”。李世民、李寿都表示同意，李建成见三人都同意了，自己也没什么好说的，于是唐军便调整了人员，把北面的进攻人数，从五万人调整为两万人，三万人加入到东、西、南三面来进攻，仅留下两万人迷惑隋军，同时防止隋军从北面突围。
唐军进攻了几次后，李寿又提议道：“咱们可以先佯攻一段时间，消耗守城隋军的箭矢和投石，同时可以麻痹隋军，让隋军搞不清楚，咱们的进攻方向和总攻时间”。李秀宁几人表示赞同，于是攻城的唐军便分成三拨人马，每天轮流佯装进攻长安城。守城的隋军经过几天折腾后，也发现了唐军在佯攻，便有人向阴世师提议，隋军也轮流守城，这样避免士兵们过于劳累，阴世师想了一下之后，也同意了这个建议。于是在唐军进攻了五天后，隋军也调整了守城节奏：
每到饭点的时候，唐军必来攻城，隋军便抢在唐军进攻前，提前吃了饭，上城墙做好防守工作；同时也分成了三班人马，轮流上城墙守护；骨仪、屈突寿、屈突诠三名主将，负责夜间的防守，以防唐军晚上攻城；几员副将负责白天的日常防守，阴世师亲自带着人，负责查漏补缺随机支援。
隋军又命令守城的士兵，唐军未进入弓箭有效杀伤范围内，绝不可提前射箭；投石机没有守城将军的命令，不可随意投射石块；唐军未出动井栏、吕公车的时候，守城的巨驽不得乱射；唐军的攻城云梯，没有搭上士兵的时候，守城的藉车士兵，不得随意投放石块木料；唐军士兵没有爬上城墙的时候，狼牙拍、夜叉擂需保护好，不要轻易抬出来，以免唐军用火箭烧毁这些守城军械。
李秀宁见隋军调整了守城策略，唐军佯攻时，城墙上的箭矢不似之前那么密了，便与李世民等人商议后，把隋军设在城外护城河里的鹿角木、木蒺蔾等防守物，趁夜间悄悄拖走了，以减少总攻时的阻碍。又把隋军在城外设置的垒石全部荡平，使城内的守军，搞不清楚唐军的进攻距离。守城的隋军见唐军挪走了障碍物、荡平了标示距离的垒石，便有人想出城重新布置防守，结果被阴世师一通训斥，隋军只能作罢，眼睁睁看着唐军一点点地侵蚀隋军的防守阵地。
李建成见隋军减少了射击，知道对方在节约箭矢，这是打算跟唐军久耗了，便跟李世民几人提议道：“我们为什么不挖地道，偷偷潜入长安城中”？李世民摇了摇头道：“隋军肯定会想到这个的，他们一定会有所防备，长安城四周都有护城河，咱们如果冒然挖掘地道，一旦让对方发现，对方必然引护城河的水倒灌，挖地道这个方法，在长安城这种四面临水的城池，不太好办”，李寿也表示同意。李秀宁想了一下道：“我倒是觉得，这个主意可以一试”！李建民见她这么说，以为此计真的可行，李世民和李寿两人，一脸疑惑的看着李秀宁，李秀宁笑道：“我们可以找人，做出挖地道的架势，让守城的隋军以为，咱们是要通过地道进攻，这样就可以迷惑隋军了”。李建成听到是这么回事，便是一脸的失望，李世民和李寿听后，两人都是哈哈一笑，李寿道：“这主意不错！好一个以假乱真的妙计”！众人商议好之后，便安排人员去挖地道了。
城内的隋军，通过城内安置的瓮听得知，城外的唐军在挖地道，便报告给了阴世师。阴世师连忙组织人手，去城内各处水井查看，见水井无恙后，又命人仔细辩听方位，发现东、西、南三面都有挖地道的动静，一时间也分不清楚，唐军到底挖了多少地道、挖到哪里了，便只能让士兵们十二个时辰，不间断的监听，同时派出士兵，随时观察城中的水井和各处地面。他这一番折腾，闹得军中人心惶惶的，一众守内城的隋军，生怕从哪个地面上，突然冒出来了唐军，巡逻时都紧盯着地面看，一个个都紧张兮兮的。
攻守双方试探性的战斗了十几天后，关中气温骤降，开始下起雪来。李秀宁见天气冷了，守城的隋军防守有所松懈，便提议趁机发动总攻，李世民等人也觉得时机成熟了，于是唐军便决定，在十一月初九这天，对长安城发动总攻，并调整了各个城门的攻击人员和负责将领：开远门、金光门、延平门、明德门、启夏门、春明门、通化门七个城门，各命一员主将两员副将，带领一万五千人攻城，西面由李寿负责督战，东面由刘文静负责督战，南面由李孝恭负责督战；光化门、景耀门、芳林门共计两万人马，进行佯攻，由李建成负责督战；李秀宁带三万人主攻安化门、李世民带三万人主攻延兴门，李渊带一万五千人坐镇中军，随时根据情况调遣人马协助攻城。
唐军调配好人马将领之后，于大业十三年十一月初九这天，正式对长安城发起总攻。唐军在进攻前，先让每个士兵吃完早饭，士兵吃饱后，又给每个士兵发了三个胡饼，当作是午饭和晚饭，安排好后便正式攻城。守城的隋军，见唐军又来攻城了，便仍然按照之前的策略，对唐军的进攻展开反击。李秀宁亲自披挂上阵，为攻城的士兵擂鼓助威；又命弩车手，趁隋军不注意，往城墙上射上硬弩，给后面爬城墙的士兵当支点用；李元霸、李秀蛾带领两百名突击队员，也在帐中待命。
唐军进攻了一上午，按照往常的节奏，此时唐军也应该撤军换人，隋军也会相应做出调整，让吃饱了的隋军上来，换下守城的隋军，但是此时的唐军，却完全没有停止攻击的样子，守城的隋军因体力不支，渐渐露出疲态。李秀宁见隋军的防守有所松懈，便令李元霸、李秀蛾带领突击队员，开始攀爬城墙，正式发动进攻。隋军的守城将领，眼见唐军不但没有换人的意思，还开始派人攀爬城墙了，这才反应过来，唐军这是要发动总攻了，便连忙命人敲起了鼓、吹起了号角，向城中的守军发出警示。阴世师听到鼓声号角，这才知道唐军开始总攻了，便连忙带着人马，亲自赶到城墙上督战。城中埋伏的唐军，听到隋军的鼓声号角，知道城外的唐军在发动总攻，便也穿戴整齐，随时准备出击。