相較於山都，蔡陽城防更為堅固，護城河也挖得更深。守將呂界，乃是袁術軍中以穩健著稱的將領。
城下，江東軍陣分兩翼。左翼由老成持重的文聘統領，麾下多是原荊州降卒，軍陣森嚴；右翼則由急於立功證明自己的魏延率領，所部皆是由荊州降卒中挑選出的銳士，殺氣盈天。
魏延縱馬出陣，來到文聘身旁，語氣中帶著難以抑制的興奮與急切：“仲業，觀此城守備，不過爾爾。我先率本部兵馬為先鋒，半日之內，必奪此城獻於主公麾下！”
文聘眉頭微蹙，他久在荊州，深知呂界並非無能之輩，沉穩答道：“文長勇烈，聘素知之。然呂界用兵謹慎，蔡陽城堅，不可輕敵。強攻恐傷亡過重，不若先以兵勢懾之，再尋隙而進。”
魏延不以為然，朗聲道：“仲業何必長他人志氣！我軍新勝之師，銳氣正盛，正當一鼓作氣！豈能作小女兒態，瞻前顧後？若你不願爭先，延願獨力破之！” 話語間，競爭之意已然明顯。
文聘看了魏延一眼，心知此員虎將求功心切，強行壓制反為不美，便道：“既然如此，文長可先試其鋒芒。聘當率部為你壓陣，並遣弓弩手壓制城頭。”
魏延大喜，抱拳道：“仲業且看我手段！”言罷，撥馬回陣，高舉長刀，聲如洪鐘：“兒郎們！隨我破城！先登者，賞千錢！”
“攻城！”
魏延一聲令下，右翼軍陣中爆發出震天吶喊。敢死之士扛著雲梯，推動著衝車，如同洶湧的潮水，向蔡陽城牆發起了第一波猛攻。
城頭之上，呂界沉著指揮：“弓箭手，齊射！滾木礌石，準備！”
箭矢如雨落下，不斷有衝鋒的江東士兵中箭倒地，但後續者毫不猶豫地踏過同伴的屍體，繼續前進。雲梯紛紛架上城牆，魏延更是身先士卒，親臨城下督戰，甚至挽弓射殺了幾名露頭的守軍。
然而，呂界的防守極具章法。他並未將兵力平均分配，而是集中精銳，重點打擊攀爬雲梯的敵軍。滾木礌石如同冰雹般砸落，更有守軍使用長矛，將從雲梯上剛爬上去計程車兵刺死。
魏延部下的數次登城嘗試都被擊退，傷亡漸增，攻勢為之一滯。魏延見狀，怒髮衝冠，親自衝到一架雲梯下，意圖攀城，卻被親兵死死攔住：“將軍！不可！城頭矢石密集！”
後方觀戰的文聘見魏延攻勢受挫，立即下令鳴金收兵。
魏延滿身塵土，帶著不甘撤回本陣，對文聘抱怨道：“仲業！何故收兵？再讓我帶兵衝一次，必能拿下！”
文聘搖頭，指向城頭：“文長你看，呂界排程有方，守軍士氣未墮。一味強攻，正中其下懷。我軍人命，豈能如此虛耗？”
他頓了頓，繼續道：“我有一策。呂界麾下，未必盡皆死忠。我可修書數封，綁於箭上射入城中，言明袁術大勢已去，只誅首惡，脅從不問。同時，我聞蔡陽城內大戶，對袁術橫徵暴斂早已不滿，或可暗中聯絡，以為內應。”
“而且，主公在蔡陽城中也有內應；雖然人數不多，但是見到我們射進城中的信後，也會全力相助的！”
魏延雖覺此法不夠痛快，但也知文聘所言在理，按下性子道：“便依仲業。然若勸降不成，內應無果，下一次主攻，必須由我來！”
文聘點頭：“自然！”
是夜，無數綁著勸降信的箭矢射入蔡陽城中。同時，文聘利用舊日在荊州的關係，派細作設法與城內對袁術不滿的勢力取得了聯絡，且燭龍司的人也在幫忙左右奔走。
接下來的兩日，文聘和魏延輪流佯攻，保持壓力，同時不斷將山都已失、鄧縣被圍、天下共討袁術的訊息散播入城。
城內守軍開始軍心動搖，流言四起，呂界雖斬殺了幾名動搖軍心計程車卒，卻無法遏制恐慌的蔓延。
第三日深夜，約定的訊號終於出現——蔡陽城東門附近，突然燃起三處火頭，並傳來廝殺之聲！
早已準備多時的文聘與魏延幾乎同時下令：“全軍進攻！內應已經動手了！破城就在今日！”
魏延一馬當先，率部直撲火光起的東門。果然，城內內應已經與守門軍士混戰在一起，城門正在被緩緩開啟。
“隨我衝！”魏延大喝一聲，如同出柙猛虎，率先殺入城門洞，長刀揮舞，將試圖重新關閉城門的守軍砍翻在地。
與此同時，文聘指揮大軍從其他方向發起總攻，分散守軍兵力。呂界雖奮力組織抵抗，但城內大亂，軍無戰心，已是回天乏術。
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