由于投石機需要的牛筋、骨膠、上等木料等物數量巨大，周瑜大軍此時遠離江東，難以收集到足夠的材料，因此耗費了二十余日，搜遍了軍中材料，也才打造出了三十架投石機。
周瑜即命將之推到城下，在城外三百步上列成陣勢，投石機一起拋投石塊，數十斤重的巨石頓時從天而降，猛烈地轟擊在平都城頭。
投石機一個時辰可以發射四輪，一天攻擊五個時辰，三十架投石機總共可以拋投六百塊巨石，平陽小城，如何能夠抵擋？
僅只一天，城墻便有多處損壞，城中守軍也死傷數百，不敢上城防守，軍心士氣大跌。
周瑜見狀，心下暗喜。
至夜，戰事稍息，平都城北門突然打開了一半，城中有數百精兵趁著夜色悄悄摸出城外，一步步往周瑜營寨摸去。看看將要到達，為首大將抬頭望見轅門后邊果然立著數十架高大的投石機，當即大喜，將手一招，數百士兵吶喊著就要沖進去焚燒投石機。
正在此時，四周突然喊聲大作，無數火把突然點起，將轅門之外這一片開闊之地照的透亮。
周瑜身胯良馬，來至轅門，笑指川軍道：“你等欲來燒我投石機，如今入我埋伏，何不早降？”
蜀軍為首將領乃是鄧賢（非川中四大名將之一的鄧賢，只是同名），是孟達的親外甥，眼見被圍，大駭之下領兵掉頭就跑。
周瑜愣了一愣，急忙揮軍掩殺，左邊甘寧、右邊呂蒙分別殺出，將鄧賢圍在中間，正廝殺間，平都城門大開，孟達引兵殺出，拼死力戰，將鄧賢救出，同回城中去了。
周瑜勝了一陣，殺敵近千，也自收兵回營。
次日，周瑜引得勝之兵來到城下，大聲向孟達招降。孟達在城中聽見，轉頭再看看城中兵馬盡皆垂頭喪氣，心中長嘆一聲，對外喊道：“周瑜，你無故犯我疆界，我豈能投你！有膽的你就盡管攻城，看我川中兒郎怕不怕你？”
周瑜聞言，命令投石機繼續進攻，一連轟擊了三個時辰，城中仍舊不投降，甘寧道：“大都督，那孟達看來鐵了心要堅守，如今城中守軍被投石機打得心驚膽戰，不敢防守城墻。末將愿為前鋒，請都督再發一輪飛石，末將領數百精兵跟在飛石之后攻城，必可一鼓作氣，拿下城頭。”
周瑜大喜，當即任命甘寧為升城督，領五百精兵當先攻城。
不多時，投石機準備完畢。甘寧對主管投石機的校尉道：“待我領兵沖到城下二十步時，你再發石。”
于是甘寧命令敲響戰鼓，領兵抬著云梯伴著隆隆的鼓聲往城墻沖去，孟達在城中聽見鼓聲和吶喊聲，知道周瑜揮軍攻城，急忙催促士兵上城防守。不料士兵們剛剛上城，江東軍的投石機卻又再度發威，天上飛石轟然砸下，將數十名士兵砸得骨肉成泥。
眾士卒大驚，紛紛退下城墻，孟達大怒之下，揮劍連殺數人，一眾守兵卻仍舊不敢上城。
此時甘寧已經殺到城下，搭起云梯，一馬當下爬上了城頭，后續兵馬也陸續上城。孟達見狀，知道大勢已去，只得率領著千余親信兵馬棄城，再次往上游逃去。城中其余兵馬四散而逃，被周瑜分派兵馬追擊，俘虜了近兩千人。