惨烈的攻防战瞬间爆发。金军仗着兵力优势，驱赶伪齐军为前驱，架起云车、冲车，冒着城上如雨的箭矢和礌石，疯狂扑城。岳飞亲临城头指挥，岳家军将士凭借宿迁并不高大的城墙和临时加固的工事，沉着应战。张宪、王贵、徐庆、牛皋等将分守四门，死战不退。岳家军纪律严明，配合默契，弓弩手精准点射，长枪兵死死堵住缺口，滚油金汁倾泻而下，烧得敌军哭爹喊娘。一连三日，金军死伤枕藉，宿迁城岿然不动。
银可术见强攻不下，又担心师老兵疲，遂改变策略，留部分兵力继续佯攻牵制，自率“铁浮屠”主力，试图绕过宿迁，直扑秦明驻守的马陵山隘口，企图先剪除羽翼。
然而，秦明早已严阵以待。他占据有利地形，据险而守。当金军重甲骑兵艰难仰攻时，山上滚木礌石如山洪暴发，辅以神臂弓远程狙杀，秦明更是在关键时刻率亲兵发起反冲锋，手持狼牙棒，如霹雳火降世，杀得金军人仰马翻。银可术在隘口前损兵折将，却无法逾越雷池一步。
与此同时，姚平仲的三千精骑，如同幽灵般在外线活跃起来。他先是趁夜突袭了银可术设在泗水北岸的一处后勤营地，焚毁粮草数千斛；接着又佯装主力，出现在银可术大营侧后，虚张声势，引得金军一阵慌乱；待银可术派兵追击时，他又利用骑兵速度，迅速远遁，消失得无影无踪。没过两天，他又出现在另一方向，袭击了一支来自海州的运输队。姚平仲的飘忽不定，让银可术疲于奔命，无法集中精力攻城，后勤线也受到严重威胁。
呼延灼则在泗水南岸，凭借坚固的水寨和预设的防线，成功击退了海州金军数次试探性的进攻，确保了与后方楚州联系的生命线畅通。
战事陷入胶着。银可术空有兵力优势，却在耶律大石的整体防御体系和岳飞、秦明的顽强抵抗、姚平仲的灵活骚扰下，寸步难进，反而损兵折将，士气日益低落。
耶律大石坐镇中军，运筹帷幄，根据各方战报，不断微调部署。他见银可术师老兵疲，后勤不继，果断下令岳飞、秦明各部，在坚守的同时，适时组织精锐小队，夜间出城劫营，进一步疲惫敌军。
半个月后，银可术见取胜无望，后方粮草又被姚平仲骚扰得厉害，恐日久生变，只得咬牙下令撤军。金伪联军丢下数千具尸体和大量辎重，狼狈退回汴京方向。
宿迁保卫战，以宋军的全面胜利而告终。
此役，宋军不仅成功守住了新收复的宿迁镇，更在野战中顶住了金军主力的冲击，岳飞部守城有方，秦明部隘口阻敌有力，呼延灼部水岸防线稳固，尤其是姚平仲率骑军在外线机动灵活，屡建奇功，名声大噪。经此一役，宋军实际控制区得以稳固并向北推进了数十里，建立了一道以宿迁为支撑点，连接马陵山、泗水的弧形防线，江淮防务更加稳固。
捷报传回应天，朝野欢腾。蔡攸再次厚赏三军，对岳飞、秦明、呼延灼、姚平仲等将一一嘉奖，尤其对姚平仲的机动作战能力给予了高度评价。
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