第四日晚上，第五万人队就将五十桶石油源源不断运至西平府城下。
第五日凌晨，成吉思汗指挥重兵器车兵在西平府外二里处向城内发射火箭，并配以抛石车攻击。难以计数的火箭飞入西平府城墙上，顿时燃起熊熊大火，无数夏军被射死烧死。
李德任看到铺天盖地的蒙古火箭，泪流满面的说，难道上天真的要亡我大夏？
不过蒙古大军仅用火箭攻击一刻钟就停了下来，因为五十桶石油已经用完了，成吉思汗即令全军进行休整。
以后第五万人队送来的石油越来越多，五十桶、一百桶、二百桶。蒙古重兵器车兵的攻击时间越来越久，一刻钟、两刻钟、半个时辰。攻击距离越来越近，二里、一里、半里。
十日之后，西平府城墙上的防御工事全被摧毁，城内也是到处燃起熊熊大火，夏军已经完全无法抵挡蒙古大军的进攻了。
十一日凌晨，成吉思汗下达总攻命令。蒙古步兵此时仅剩三万余人，他们已经十分疲惫也十分厌战，但蒙古骑兵拿着马鞭，驱赶他们通过攻城云梯攻城。
不过此时西平府城墙上再无一兵一卒，蒙古步兵顺利占领城墙，然后搬开堵在城门的巨石，准备迎接蒙古骑兵入城。
成吉思汗下令说，除第六万人队外，蒙古骑兵全部进入城内，杀光城内的夏军和百姓，抢光城内的粮食物资和金银珠宝，但是必须生擒李德任，带他来见我。
除郭宝玉率第六万人队留守蒙军大营保护成吉思汗等人安全外，其他五万蒙古骑兵全部进入西平府城内，烧杀抢掠，无恶不作。
此时李德任、房当勇率领剩下不足一万的残军退守西平府衙。得知蒙古骑兵在城内屠杀百姓、奸淫妇女，李德任、房当勇又率领夏军从西平府衙冲出来，与蒙古骑兵作最后一搏。
数万蒙古骑兵迅速冲了上来，对夏军进行围剿。不到两个时辰，剩下的夏军几乎全部战死，房当勇也身中数刀而死。李德任见身边的将士一个个倒下，正要挥刀自刎，却被蒙古骑兵夺了佩刀，用麻绳结结实实绑缚起来。
蒙古骑兵将李德任俘获后押送至蒙军大营，成吉思汗亲自劝降。
成吉思汗通过翻译，真诚的对李德任说，相信弘吉剌察罕已经给你说了，只要你愿意归降大蒙古国，攻灭西夏以后，我将西夏故地划为大蒙古国第九路军管辖，由你担任指挥使，为这片土地的最高长官。你应该知道我的心胸气量，弘吉剌察罕本是党项人，就因为他归顺大蒙古国，我让他担任我的亲兵千户长。所以你应当相信，我对你的承诺一定会兑现的。
李德任义正言辞的说，我知道你是一代天骄，也知道我军不是蒙古骑兵的对手。但我生为大夏人，死为大夏鬼，宁可被杀，绝不投降！
成吉思汗佩服李德任的气节，想要释放他。
别勒古台忧虑的说，李德任是谨守节义之人，怎肯为我所用？而且他既得军心又得民心，其志也不在花剌子模扎兰丁之下，释放他以后，他还是可以一呼百应，所以臣弟觉得万不可留下这个废太子啊。
成吉思汗只得下令处死李德任，但是出于对李德任的尊重，成吉思汗命令行刑士兵使用“牛皮刑”，通过不流血的方式处死李德任。
李德任之子李惟忠此时也被俘获押送至蒙军大营，年方七岁，见父亲被杀，痛苦不已，并对成吉思汗说，请成吉思汗也处死我吧，我好随父而去。
成吉思汗十分感动，不忍杀害他，命弘吉剌察罕将其抚养。
至此西平府之战结束。成吉思汗没想到一个西平府竟然耗费蒙古大军两个月的时间，而且致使将近两万步兵和上千骑兵战死。成吉思汗十分恼怒，在蒙古大军取得城内所有粮食物资和金银珠宝后，下令摧毁了这座西夏第三大城池，并将城内军民全部杀光。