顶地势平缓，周边相对较陡，是一个较为险固的山城。刘光颜决定先在城下扎营，查看情况，派出人员要求高发武投降。
第二天，高发武的使者跟随唐军人员来到唐军营中，高发武的使者表示，高发武一直在名义上服从大唐，从无叛心，不知唐军为何来讨伐，高发武愿意资助唐军粮草财物，请求唐军退去。
刘光颜说：“如果高发武没有叛心，聚集那么多人在这里做什么，
丸都城属于高句丽旧都，必须拆毁，高发武的军队也必须遣散，这样我们就会退军。”
使者回去以后，高发武自然不会答应这样的条件，下令士兵登城，凭坚防守。刘光颜也觉得，如果不打一仗，高发武不会束手就擒，干脆直接消灭。
由于没带重武器，而且丸都城地势险要，唐军攻城就有点难度。刘光颜考虑了一番后，决定利用火力优势，逐步向城墙推进，而后炸塌城墙，再从缺口处攻入。
确定战术以后，刘光颜下令四面围城，其中北、东、南三面只围不打，将主攻放在城西。
刘光颜让城西的唐军借助盾牌，拿着火枪，向丸都城缓慢推进。当唐军走到一半时，丸都城上的高句丽军队开始扔出滚木礌石，唐军看到后，赶忙躲避，但是还是有一部分唐军躲避不及，死伤了几十人。
开局不利，刘光颜非常恼火，决定先消耗高句丽人的滚木礌石，再次派出小股唐军带着盾牌，分散向丸都城靠近。
高句丽人故伎重演，再次扔出滚木礌石，这次由于唐军散的比较开，而且早有准备，很快的就找地方躲避。如此搞了一个回合，高句丽人的滚木礌石越来越少，发现自己中计了，停止了扔滚木礌石。
刘光颜重新组织兵力，把人马分成三个波次，派出第一波先带着盾牌、火枪向城墙靠近。
这次高句丽人看到唐军多了一些，再次扔出滚木礌石，唐军再次后退躲避，然后第二波接着上，高句丽人再扔，唐军再退，再让第三波上。
高句丽人发现，继续这样扔下去，自己的滚木礌石早晚会扔光，就不敢再扔，准备靠近了用弓箭射杀唐军。
第三波唐军带着盾牌、火枪靠近城墙，刘光颜发现高句丽不再扔滚木礌石，心中大喜。
当唐军靠近城墙时，有的高句丽军开始用弓箭射击唐军，唐军停止前进，躲在盾牌后面用火枪射击高句丽军。由于火枪比弓箭射击距离远，瞄准射击更容易，对射了一阵，城上的高句丽军死伤明显比