北城也是唐軍防禦的重中之中，李鄴也很清楚，一旦吐蕃大軍從黃河上過來，他們必然會保護自己的退路和輜重，一定會在黃河邊上紮營，攻城也一定會在比較平坦寬闊的北城。
正是基於這樣的考慮，李鄴把主要防禦武器也放在了北城，包括三十架中型投石機和三架超大型的投石機，以及一萬名重弩兵和陌刀軍。
城頭上也修建了專門安置投石機的城臺，外型和馬面牆一樣，只不過馬面牆是向外凸出，而投石機城臺是向城內凸出。
城頭上的投石機基本上也沒辦法用杆式投石機，長長的投杆伸長到城牆外，沒辦法往投兜裡裝石塊，所以都是用長長的投索，原理和吐蕃士兵用的飛石其實是一回事。
但經歷了長安之戰後，李鄴已經吸取了教訓，決定放棄這種長索投石機，雖然繩索式投石機簡單方便，不需要製作專門的投杆，但它的缺陷也很明顯，首先就是不能投擲火油罐或者火泥，會燒斷繩索。
其次會投擲失敗，石頭沒能投擲出去，會包在皮兜內，然後重重打在城頭上，造成自己士兵傷亡，而且失敗的概率很大，十次投擲就會失敗三次，所以在長安之戰中，投石機最後都停止了使用。
這次李鄴採用了中型投石機，投杆只有兩丈，投石機稍微前置一點，投兜就能放在城牆上了。
這種投石機是配重式投石機，前面用鐵塊墜下，後面的石塊就投出去了，七名士兵操縱一部投石機，不過射程不遠，只有百步左右，唐軍準備用來投射硫磺炭火泥，漫天飛射，在長安效果不錯。
另外，還有三架超級投石機，高達五丈，拋竿長八丈，可將八九十斤的重物投到五百步外，唯一的缺陷就是需要大量人手，一架超大投石機需要兩百人一起推動兩座大型絞輪，不過三架超大型投石機只需要六百人，問題不大。
李鄴看得清楚，喝令道：“大型投石機準備！”
三架超大投石機已經準備就緒，有幾名士兵將油紙託墊的大包硫磺炭火泥放在鐵投兜內，足有八十斤重。
兩萬吐蕃軍已經衝到五百步外，李鄴冷冷下令，“發射！”
發令臺上士兵紅旗揮下，士兵點燃了油紙包內的硫磺炭火泥，投兜內猛烈燃燒，三架超大投石機驟然發射，三隻燃燒的油紙包飛上了天空，硫磺炭火泥在半空中散開，儼如仙女散花一般，向下方密集的人羣飛射而去。
無數吐蕃士兵被射中，頭上、身上、臉上、腿上，燃燒迅猛，很多士兵本能地去拍打身上的火苗，硫磺炭火泥立刻粘在手上燃燒，劇烈的鑽心疼痛讓很多士兵倒在地上，蜷縮成一團，聲嘶力竭地嚎叫。
但對於吐蕃軍士兵，他們沒有受到任何影響，依舊鋪天蓋地向前衝鋒，這時，第二輪硫磺炭火泥投出，漫天從空中落下，士兵們舉盾抵擋，但還是有上千人被擊中，被燒得痛苦哀嚎。
可就在這時，讓李鄴惱火的一幕出現了，前一輪被擊中的上千吐蕃士兵，大部分人站起來了，依舊忍着劇痛，跌跌撞撞向前衝鋒。
城頭上，李鄴看得清楚，眉頭皺成一團，長安燕軍士兵被炭火泥擊中，基本上就失去了戰鬥力，這些吐蕃士兵居然還能站起身，繼續投入戰鬥，這麼堅韌強悍，難怪歷史上的吐蕃成爲了唐朝最大的勁敵。
李鄴已經意識到這個問題，不管是火油還是火油泥，看起來燃燒洶洶，但實際上，對奔跑的敵軍殺傷效果都不好，畢竟人是活的，他們會避開火區，不像投石機、巢車之類，沒法避讓。
“停止用火油泥，投石機全部改爲碎石！”
李鄴果斷下令，全部改用碎石，一兩斤一塊，若被擊中一樣能夠把人砸死。
吐蕃大軍已經衝到三百步外，三架超大型投石機改爲碎石，第三次投出，密集的碎石呼嘯而至，砸到後方的軍隊士兵的頭上，兩三百人被砸中，頓時頭破血流，栽倒在地。但在密集的人潮中，這點傷亡沒有興起絲毫波瀾.
這時，五千部重弩發射了，兩人操縱一部大黃弩，重箭呈四十五度斜角飛上天空，形成一片烏雲，如雨點般向吐蕃士兵頭頂射去，這纔是真正的大殺器來了。
重箭射穿了盾牌，射穿了皮甲，直透身體，或者被射穿頭顱，血光四濺，大片吐蕃士兵慘叫倒下。
第一輪五千支重弩箭射出，便有一千多吐蕃軍士兵被射殺。
隨着第二輪五千重弩箭射出，三十架投石機也發作了，密集的石塊砸向吐蕃士兵，打得吐蕃士兵人仰馬翻。
與此同時，吐蕃士兵也衝進了百步內，他們也開始反擊了，一片片飛石如雨點向城頭射去，很多唐軍士兵措不及防，被打得頭破血流，鼻骨碎裂，仰面栽倒。
“蹲下！蹲下！”將領們大喊，要求士兵蹲下。
唐軍也同樣在反擊，部署在城內的兩萬弓兵開弓射擊了，兵箭如烏雲般一團團飛向城外，石塊和箭矢在空中交織，大量吐蕃士兵被箭矢射倒，吐蕃軍的傷亡急速上升，已經超過六千人。
這時，馬重英有點急了，還沒有開始攻城，傷亡就超過三成了，這怎麼行？
他當即下令道：“擊鼓助威！”
“咚！咚！咚！咚！”
吐蕃軍戰鼓敲響，鼓聲激昂，讓戰場上的吐蕃士兵儼如打了雞血一般，個個奮勇異常，一架架攻城梯搭上城頭，開始迅速向上攀登。
城頭上，數百名長斧手閃身而出，揮動長斧奮力向攻城梯劈去，對付攻城梯，李鄴的軍隊已經非常嫺熟，首先就是劈斷最頂上的兩根橫檔，當然，吐蕃軍士兵還是能上城，但難度明顯變大了。
如果再有唐軍士兵防禦森嚴，每一架攻城梯前，數十支長矛短刀一起防禦，攀上城頭的可能性就微乎其微了。
但緊接着迎接吐蕃士兵的，卻是儼如冰雹般的滾木礌石，劈頭蓋臉砸下，躲都沒法躲，一串串吐蕃士兵被砸得跌下城去。
好容易避開滾木礌石殺到城垛口前，卻發現腳下無法借力，根本攀不上去，還不等士兵們破口大罵，十幾支長矛已經刺穿了他們的身體，緊接着寒光一閃，人頭飛離，無頭屍體從空中落下，脖腔的鮮血在空中飛灑。
這是李鄴的防禦創新，每一架攻城梯前都要站兩名重甲步兵，輪流出戰，效果極好，幾乎每個衝到攻城梯頂端的吐蕃士兵都會被斬爲兩段。
另外還有兩千名重甲步兵在待命之中，他們的任務是對抗二十架飛梯敵軍。
這時，二十架飛梯也越過了護城河，衝到了城牆下，拉拽的犛牛已經撤下，由士兵推着它們滑行，飛梯地盤的前端重重頂在了城牆上。
每架飛梯上裝有兩部長梯，數百名吐蕃士兵在後面拉拽繩索，兩架長梯先後豎了起來，梯子上事先掛滿了強悍的吐蕃士兵。