平城之下，漢軍已圍城近三月之久。
拓跋詰汾成功逃脫重圍后，劉備以為城中守軍大減，兵力更為懸殊，定然無力面對漢軍的四面圍擊，當即下令諸軍在次日發起總攻，試圖在鮮卑援軍到來前攻下平城。但他未料到單于赴死的威力，單于在臣民眼前壯烈身死，城中鮮卑不分男女老幼，無不發狂落淚。
戰前，陳沖又派人射書城中，聲稱只要城池，城中生人皆可放離去，但鮮卑人卻在城頭嚴辭拒絕說：城在人在，城亡人亡。
于是漢軍開戰，城中壯丁雖走了大半，但步度根仍能征調城中老人婦女，他們到底是草原上的民族，生長在馬背之上，整日狩野獵獸，等這些鮮卑人披上皮甲走上城墻，在漢軍前揮刀射矢，漢軍們到得墻上，見老人和婦人們瞪圓了眼睛，口里叫嚷著難以名狀的聲音，不由得有些氣餒，竟為他們所接連打退。
接連攻了十余日，漢軍仍不能取得進展，劉備顧忌傷亡，便轉而繼續挖掘壕溝，廣修壁壘，大興土山，對平城做長久圍困打算。而到十一月初三，副伏羅去賓從彈汗山討得兩萬援軍，加上自己本部的兵馬合計三萬多人，南下代郡，初四到達高柳，初五便到達白登山，在距離平城不到二十里的山腳扎營。
東陣的令狐淵見去賓前來，鮮卑大軍占據山巔，遍山遍野，好似烏鴉蓋頂般黑壓壓一片，心中都不免有所動搖，趕緊向帥營稟告，劉備聽聞通報，直接回信說：“自我們來時，本就討論過這般情形，何必如何驚惶？你在背面也挖掘壕溝，防止他們下山沖陣即可，鮮卑的援軍還未全至，到那時才是決戰時刻！”
果然如他所言，十一月初七，在北方又有一支人馬趕來。為首的正是拓跋詰汾，他突圍之后直奔成樂，派手下使者在云中、五原、陰山來回盤旋，號召鮮卑各部救援王庭。聽聞單于遇險，響應他號召的有置鞬部大人莫羅、日律部大人推臣、宴荔游部大人孤迄侯、沒鹿回部大人竇賓。拓跋詰汾得以重整四萬之眾，進駐在距離平城西北方四十里的云岡山間。
七萬鮮卑大軍在漢軍一左一右，加上平城內部的步度根部，將城下的漢軍逼得進不能攻城，退不能撤軍。但拓跋詰汾遠看平城下密密麻麻的柵欄與壕溝，心中想起沙陵一戰的慘敗，不敢進攻貿然進攻，他先令部下就地休整，隨后親身去副伏羅去賓部中，與他商議進攻的布置，并定下兩軍于十一月初十，東西并進夾擊漢軍。
而在圍城的時間里，漢軍也正激烈地商討著對敵決策，大抵分為兩派，一派如令狐淵顧益等提議撤軍返回，另一派則如郭大關羽主張在撤圍決戰，兩者相持不下，唯一的共識只有先行撤圍。腹背受敵實在是作戰的大忌，當年昆陽之戰時，王邑率領四十萬大軍圍攻昆陽，鉦鼓宣天，萬里肅齊，卻為世祖區區萬余人所敗，世人皆道是王邑內外作戰，難以協調的緣故。如今漢軍兵力與鮮卑人相仿佛，若是在城下決戰，結局實在是兇多吉多。