吃了饭的明军正倚靠在城墙上休息，一阵苍凉的号角声响起了，黄台吉的本部人马驱赶着白莲教和瓦剌残部，再次对喜峰口发起进攻。副将看看，拿起沾满鲜血的兜鍪，扣在头上，也带着亲兵上城。喜峰口三千守备军士和蓟镇副将带来的两千人，此刻能战的已不足三千。蓟镇总兵、蓟镇副将、喜峰口分守参将的认旗都在城头上飘扬。
上午的血战，不光明军用掉了几乎全部的器械，蒙古人也将自己为数不多的箭矢用的差不多了。双方唯一的办法就是肉搏，把对面人杀光，登城破口。在蒙古人的威逼下，白莲教徒不得不再次充当炮灰，扛起云梯往前冲去。一群蒙古甲士就跟在他们后面。不少蒙古人甚至借助绳索准备攀爬登城。见此情形，守备参将叫炮队千户过来，问道：弗朗机准备好了吗？炮队千户说：6门大样弗朗机还有12个子铳。守备参将说道：看准蒙古人的甲士，就给本将打蒙古人的甲士。别把他们放上城。
炮队千户伸出头查看了一下蒙古人的位置，叫来明军炮兵移动火炮，其他的明军也在各自的千百户的带领下在城头集结。刀牌手们将蒙古人的绳索砍断，明军的炮兵也在艰难的移动火炮，准备打击蒙古人的甲士。不少蒙古人爬到一半就摔到地上去。
当白莲教徒终于把推倒的云梯再次竖起来，沉默已久的明军弗朗机发出了怒吼，裹挟着铅子、铁砂甚至是石子，向着蒙古人而去。李世忠统帅的京营已经来到喜峰口了，准备登城，李世忠命令京营里的火铳和弓弩在前，当先上城防御。
看到明军的火炮发射了两轮后又陷于沉默，蒙古人意识到明军的火药应该是彻底耗尽了，带队的千夫长叫道：南蛮子没火药了，当先登城，台吉已经有重赏。在重赏的刺激下，蒙古人的士气被挑动起来了，想要南下劫掠的**在心头燃烧。城上的明军有些绝望了，上万的鞑子如潮水般涌来。
突然，城头上响起密集的火铳声，铅子夹杂着箭矢倾泻而下。不少蒙古人猝不及防，中弹倒下。城上的明军响起一片欢呼，火铳的相声延绵不绝。黄台吉连忙下令收兵，看到蓟镇总兵李世忠的将旗在城头飘扬，不由得心头一喜，唤过自己的亲卫说道：给大汗报信，蓟镇总兵李世忠现在喜峰口，据说还带了京营援兵，人数不少于五千。虽然蒙古人没能上城，不过收兵之后，黄台吉并不生气。