一个月的时间，明军从山西出发，已经将陕北地区扫荡干净，总算下来，歼灭大西军十五万人以上。其中俘虏十万。
这年的年底，也就是一六五零年的年底，张由松亲自带兵包围了陕西的省会西安城。
大西军十万余人，坚守西安城，明军刚一包围，就被大西军连夜突破，逃跑了数千人，于是，明军加大了防守的力度，在城外挖掘壕沟，深刻两丈，宽可三丈，每一处都有类似的壕沟三道，明军还在壕沟的堤坝上将挖掘出来的泥土堆积起来，成为墙壁高台，进一步使城市的包围圈儿更加紧密。
没有想到的是，大西军也很聪明，在西安城外也挖掘了许多的沟壑，就像满清军杰书部队一样，使这些沟壑纵横交错，相互连通，进行底下坑道式样的组合，不知道他们是不是知道了清军在天津的战术。
明军顾惜到自己的部队安全，只是派遣投降的大西军的部队进行扰乱袭击，试探进攻。结果，遭到了失败，大西军的防守非常出色，在城外修筑了许多的加盖坚固顶端的瓮城，有的瓮城非常大，有的非常小，底下是有坑道相通的，大西军可以派遣士兵，在城镇和瓮城里进行来回调动。当明军进攻时，大量的大西军部队从瓮城出发，进入交通隧道作战，袭击明军，当明军进攻瓮城时，无论是城墙上的大西军，还是交通壕沟里的大西军，到处袭击明军，使之不能立足。
一个西安城，已经牢牢地封锁住了明军的前进道路，使明军之力十余万人，困顿在这里，自然十分烦恼。
张由松决定拔掉西安城，于是，采取了最笨拙的方法，将攻城的重炮从山西不远千里地调集过来，一下子就调集了四门。接着，调整战术，四围儿不攻，又从百姓家里购买了许多的铁钎等物，还制作了许多的车辆。
关键是，张由松不想牺牲太多的士兵，要是强攻的话，胜利指日可待。
攻城的重炮终于在五日以后运输到了，张由松立刻将大炮架设到了城外。
这种大炮的射程是4千米，要打一座只有步兵防守，所有的武器射程不超过三百米的城市，可谓是小菜一碟。
明军做好了全部的准备，以步兵携带大量的铁钎，车辆，还有步枪兵两千，准备掩护前进。
明军的重炮在轰击之前，依然采取了老办法，向大西军告知，希望大西军能够知道厉害，可惜，大西军自恃防御坚固，根本不把张由松的明军警告放在眼里。
四门大炮做了相当长时间的准备以后，才开始轰击，结果，四发炮弹，震撼得所有的大西军晕头转向，很多人以为是晴天霹雳，还有人跪下来朝天祈祷呢。
两座瓮城直接被轰塌了，城门处，被一枚炮弹击中，打成了稀烂。
数量众多的大西军官兵，在瓮城里和城门附近被击毙。
明军的普通迫击炮也调集了一百多门，在重炮的轰击结束以后，迅速地射击。
重炮的轰击，目的不是击毙敌人多少，而是震撼他们的精神元气。
明军一面轰击一面前进，士兵运用车辆超载泥土，将大西军挖掘的坑道都填平了，然后，炮兵和步枪兵节节前进。大西军从交通壕沟上出来，向明军发动了进攻，明军的步枪兵精确射击，将其大量击毙，还投掷了许多的炸弹，将大西军打得根本就抬不起头来。
大量的大西军官兵，在交通壕里被炸死了。
这边开打，后面就努力地填平壕沟，张由松还调集动员了数万附近的百姓。所以，工作的效率极高。
战斗进行了一个小时，明军部队稳扎稳打，向前推进了一千余米，逼近到了城下，于是，更多的士兵和百姓，开始破坏大西军的沟壑工事，将许多地方填平。许多正在从沟壑内袭击的大西军，都被头顶上纷纷的泥土吓坏了。
大西军在城墙上，用飞雷炮轰击明军，明军则利用迫击炮压制，上百门迫击炮可不是闹着玩玩儿的，迅速地将大西军的炮兵压制。接着，飞雷炮等部队，抵近射击，将大量的炸药包投掷进西安城中。
明军的四门重炮，继续轰击，第二轮的四发炮弹，全部轰击在了城门附近，将那里的城墙彻底轰倒，轰出了一个巨大的缺口，于是，明军的步兵突入了城市。
实际上，四门重炮的轰击，确实起到了巨大的心里震撼作用，大西军一见翁城被瞬间就轰成了平地，那种恐惧感已经深深地植入了脑海中，无法排除。
攻入城市以后，大西军的抵抗就虚弱了许多，尽管大西军以密集的队形对破损的缺口进行了冲击，试图堵塞，可是，明军的炮弹，长了眼睛似的轰到了他们的头顶上，造成了大量精锐部队白白损失，结果不是明军冲锋，而是大西军冲锋找死。在三十分钟的时间之内，已经有上万名大西军的官兵葬身火海，成为堆积如山的尸体。
再后来，大西军想要反攻倒算，夺回失陷了的城门口时，已经无法再前进，到处都是尸体，他们需要攀登上好几层的尸体，才能够前进！
明军再次动用重炮，朝着城中可能囤积大西军重兵的地方轰击，又是四发炮弹，造成了大片房屋倾倒，因为炮弹爆炸引起的巨大冲击波，许多隐藏起来的大西军官兵，都被这种力量震死，人身体上好好的，没有任何伤痕，可是，人已经没有一点儿的活气了。
西安城就这样，被明军占领了。
后续的大西军的抵抗，非常非常虚弱了，许多地方，大群的大西军官兵主动向明军投降，地上的武器堆积如山。
进攻战斗开始的三个小时之内，全部的西安城都到了明军的手里，第四个小时的时候，皇帝张由松已经纵马奔驰了。
明军立刻在西安城中进行了大规模的搜索行动，张由松以皇帝的名义亲自办法口谕，要限期捉拿大西军的统帅张献忠！
张献忠军人出身，多次犯法，甚至有可能有很严重的罪行，否则，不会被羁押处死的风险，要不是某个军官见他的长相太过奇伟，生事放了他，他早就嗝屁了。
“活捉张献忠，赏白银千两，提升军衔三级！”
“若是能够发现张献忠痕迹的，赏银五百两，提升军衔一级！”
“活要见人，死要见尸！”
张由松对张献忠的好感，远远少于李自成，所以，相当不客气。
可惜的是，部队搜索了全城，反复搜索了五次，都没有发现张献忠的踪迹，就是审讯战俘，也没有任何线索。
最后，才有被俘的将领们承认，在明军包围西安城的时候，张献忠有所预感，本是坚守的，突然改变了主意，临时突围逃走了。
西安城一战，明军大获全胜，基本摧毁了张献忠的主力部队，截止到目前，明军已经在陕西省境内作战多次，歼灭大西军近三十万人，张献忠的主力崩溃了。