扎兰丁率领三万人马行军三日，来到古儿疾汪城以南二百里的范延堡。
范延堡是位于撒马尔罕与哥疾宁城之间，是花剌子模南部地区第二大城，也是花剌子模最大的城堡之一（全部以土石建筑为主），开南北两门。城内百姓十余万，守军一万。
扎兰丁来到范延堡后，将城内守军和预备军全部收编，使得兵力总数达到八万。扎兰丁命人遣散百姓，将南北两门用巨石封死，然后开始布防。
五日后，帖木儿蔑里逃回范延堡。得知蒙古骑兵战死一万余人，扎兰丁大喜，命人将此消息传至各级将领，花剌子模士兵一时士气大振。
又五日后，蒙古大军七万人马兵临范延堡城下，将范延堡围的水泄不通。
帖木儿蔑里对扎兰丁说，苏丹陛下，我们兵力多于蒙古大军，而且敌军里面还有很多是花剌子模人，战斗力并不强，与其坐以待毙，不如主动进攻？
扎兰丁却说，但是蒙古大军里面的三万骑兵战斗力非常强悍，而且他们还有很多重兵器车，我们只能以防御工事为掩体，蒙古人攻上一个杀一个，等他们兵力消耗的差不多了，我们再主动进攻，才有可能战胜蒙古人。
众将皆说，苏丹陛下英明！
次日凌晨，成吉思汗指挥重兵器车兵推送重兵器车向范延堡发起进攻。但范延堡和讷思来忒忽堡、古儿疾汪城一样，都是土石结构，火箭、石块对攻城没有很大用处。于是一个时辰后，成吉思汗命令攻城步兵开始攻城。
上万蒙古攻城步兵通过攻城云梯攻打城墙，进入城墙倒是顺利，但一翻入城墙内，七、八万花剌子模士兵就从防御工事下面冲上来，开始围攻蒙古攻城步兵。
成吉思汗见此情景，准备命令蒙古骑兵开始攻城。窝阔台说，父汗，敌军势大，等攻城步兵拼杀完了，蒙古骑兵再上吧。
成吉思汗说，不行，攻城步兵本来无心恋战，蒙古骑兵不参战，他们更无斗志，蒙古骑兵参战了，才能激发他们的斗志。而且就是等他们酣战之时，我们才有机会把战马骑到城墙上去。
于是成吉思汗命令蒙古骑兵全部上马，通过攻城云梯爬上城墙，花剌子模士兵见此情景赶紧上前阻击。蒙古骑兵通过射箭的方式射杀一批花剌子模士兵后，陆续进入城墙。
蒙古骑兵一入城墙，更是勇猛无比，杀的花剌子模士兵毫无招架之力。扎兰丁只得指挥花剌子模士兵一边向城南撤退，一边阻击蒙古骑兵。蒙古骑兵则在后面一路追杀。
成吉思汗见胜局已定，也通过攻城云梯进入城墙查看军情。
这时一名名叫刘敏的将领跑过来，跪在成吉思汗面前哭着说，不好了成吉思汗，第二万人队副万户木阿秃干将军，追击扎兰丁大军时，中了一箭，摔下马来，臣等救治不力，木阿秃干已经去了。
刘敏是蒙古大军攻打金国时木华黎收降的一个俘虏，当时仅有十余岁。木华黎问他什么名字，他说没有名字，只知道自己姓刘。木华黎见他非常机敏，又有些武艺，便赐名刘敏，让他做自己的侍卫。有一天成吉思汗大宴群臣于行营之中，刘敏跟随木华黎入帐，成吉思汗见刘敏仪表不凡、智勇双全，便招其成为自己的侍卫。之后刘敏屡立战功，蒙古大军西征时，被成吉思汗任命为第一路军第二万人队下面的副千户长。
成吉思汗听见刘敏的禀报后，大叫一声，昏迷过去，身边的侍卫赶紧扶着他。