初战未能致敌于死地，总是拓拔焘的一块心病。回到平城，经过几个月的休整，为再战西夏，拓跋焘有了充分的准备。
这次，拓跋焘任命司徒长孙翰为前锋，率三万骑兵主攻。常山王拓跋素率三万骑兵为后援，南阳王拓跋伏真率三万工兵部队，运送攻城器械。为了防备出征时受到柔然的攻击，又命令龙骧将军陆俟率领部队驻防大碛一线（今辽宁省义县北）。
从这条国防线可以看出此时北魏的疆域，东从辽宁省义县，西至陕西靖边，已经是一个疆域辽阔的强国了。
拓跋焘的大部队抵达拔邻山，在此集结，构筑城防工事。准备以此为后勤基地，舍弃辎重，自己率三万轻骑，突袭统万城。
常山王拓跋素说：“统万城经赫连勃勃几十年的经营，城防十分坚固，不是十天半月就能够攻克的，陛下以轻骑讨伐，进，无法攻克，退，又无后援部队掩护，那是很危险的事，不如等步兵和攻城器械都到达了，一齐攻城。”
拓跋焘笑着说：“从古至今的兵法，攻城是最下的谋略，必不得已的时候才用。如果要等我们的步兵和攻城器械都到达时才攻城，西夏必然早有准备，顽强坚守。那样，攻城就变成了十分困难的事。如果久攻不克，兵士疲乏，粮草用尽，四周再也找不到东西掠夺（半年前已搜掠干净），进退无门，那才是真正危险的事。倒不如我率轻骑骤然直抵统万城。西夏屈丐见我方只有骑兵部队，没有步兵后续大部队，必然放松警惕，我方再以羸弱的病残马队挑战，若西夏出城应战，我们即可一战而擒之。再说，我军此去离家两千多里，又有大河隔阻，所谓‘置之死地而后生’，就是这个道理。我以轻骑挑战，攻城是办不到的，与敌决战，则任何强敌都无法抵抗。”
拓跋焘按此计划安置好将士们，自己亲率三万轻骑直趋统万城下。担任主攻的骑兵主帅长孙翰就成了拓跋焘的副手，心里很不高兴，但还得执行命令，将骁勇铁骑埋伏在深谷中，只派遣娥清率领五千骑兵四处抢掠居民。
西夏皇帝赫连昌见北魏的骑兵又来侵袭统万城，急忙命远在长安，正在与奚斤交战的平原公赫连定率部队回兵救援。
赫连定听说北魏只有骑兵部队前来，果然就中了拓跋焘的计，认为北魏“攻城是办不到的”，向赫连昌回信说：“统万城坚固高峻，不易攻克，待我擒拿了北魏的主帅奚斤以后，立即率部队前往统万城，我们内外夹击，北魏的精锐部队必然被全歼！”
赫连昌果然依计而行，坚守统万城，拒不出战，等待赫连定的部队到来时，内外夹击，全歼魏军。
事情的进展果然如拓跋焘所预料的那样，娥清的骑兵没有搜掠到粮食，轻骑部队所带的干粮又已经吃完，骑兵和战马都饿肚子了，只得在附近荒郊野外找野菜填肚皮，长孙翰忍不住心情烦躁，就暴打士兵发泄怨气。
骑兵部队中有的人原是西夏的俘虏，其中一名俘虏忍受不住长孙翰的暴打，偷偷逃跑，叛逃进了统万城，赫连昌急忙向叛逃的俘虏询问北魏军队的情况，知道北魏军队此时正在饿肚子，认为这是消灭魏军的天赐良机。
第二天一早，赫连昌忘记了与赫连定的约定，冒险出击，亲自率领三万多步兵骑兵出城，排好阵势，要与北魏决战。北魏司徒长孙翰见夏兵来势汹汹，赶忙向拓跋焘禀报：“敌军来势汹汹，我军已疲乏不堪，应撤军回营，躲避其锋芒！”
拓跋焘很不满意长孙翰临战怯阵，就教训这个副统帅说：“我军远道而来，正是为了杀敌，多次连引敌出城都没成功，今天既然敌军出城列阵决战，我们怎么能躲避起来，显示自己的懦弱呢？”说完，悄悄将自己的计划告诉长孙嵩，命令部队怆惶逃窜。
西夏部队一出城迎战，就见敌军溃败，赫连昌高兴不已，要报一箭之仇，就命令将帅摇旗呐喊，部队击鼓进军。赫连昌的部队分成两部分，分头包围，意图一举聚歼魏军。
拓跋焘带领部队撤退，刚走出五六里，一阵黑风恶雨扑打而来，扬沙晦暗，十步之外难见人影，跟随拓跋焘身后的太监赵倪跟随寇谦之学过多年，懂得一些阴阳数术，被提拔为前军参谋，他急忙向拓跋焘报告说：“今日天不助人，这风雨来得险恶，从敌军背后吹来，给我们迎面打击，而我军将士饥渴疲乏，陛下是不是应该率领军士避退，等以后有机会再说。”
随军参谋长崔浩叱斥说：“你说的啥子话，我军千里出击，制定出周密的克敌致胜计划，怎么能因今日的风雨而改变呢？我们好不容易把赫连昌引诱出城，他贪功紧追不放，已远离了大部队，我们应该隐蔽掩藏，乘其不意，一举将其围歼。再说，这风雨本是正常的事，如果我们绕到敌人身后，不就成了风雨助我，扑面击敌了吗？”
拓跋焘高声问将士们：“参谋长的话你们听见没有？这才是我的意思。”说完，拓跋焘也将部队分为两部，包围西夏敌军。
两军交战，拓跋焘的战马饿了几天，双腿乏力，冲锋时一脚踏进草窝，把拓跋焘摔下马来。西夏军士见状蜂拥过来，口中喊叫着：“活捉拓跋焘！”拓跋焘挥舞长槊，奋力撕杀，因身陷草坑之中，施展不开，几个西夏士兵跳下草坑，就要抓捕这个天字第一号的俘虏。
前锋佐吏（突击队长）拓跋齐挥舞长槊，驱马围着草坑击杀西夏士兵，这才把蜂拥而来的敌军杀退。
拓跋焘赶紧重新跳上战马，跃马杀敌。西夏军士见未能捕获魏太武帝，一时乱箭齐发，拓跋焘身上连中数箭，他强忍伤痛，脱掉皇帝的战袍，身穿短衣，奋勇大战。这个噬血的男人杀得兴起，猛提马鬃，骏马跃身而起，居高临下，一槊将冲闯过来的西夏尚书斛黎文挑刺枪上，如旗帜一样在空中荡悠。
西夏军队一看主将毙命，一时魂飞胆丧，吓得掉头便跑。北魏军队乘胜追击，沿途斩杀赫连昌的弟弟赫连满及侄儿赫连蒙逊等大将。短短几公里的路程，斩杀西夏军队一万多人。
西夏皇帝赫连昌怆惶逃命，见魏军截住了逃往统万城的去路，只得带着几个随从，没命地往西南方逃命，一直逃到上邽（今甘肃天水市）这才惊魂甫定，站住了脚根。
魏太武帝拓跋焘和拓跋齐等人此时杀红了眼，紧追逃寇，来到统万城下，拓跋焘一挥长槊，回首命令：“跟我杀进城去！”
拓跋齐勒马挡住拓跋焘去路，劝阻说：“我们孤军几人，身陷敌阵，陛下，这将是很危险的事！”拓跋焘再次挥舞长槊：“勇武将军豆代田敢干的事，难道我堂堂大魏皇帝不敢干，别啰嗦，跟我冲杀！”拍马紧随西夏逃兵，一齐冲进统万城。
西夏守城的部队见几个魏军冲进城来，有认识拓跋焘的西夏将军高兴得高喊：“活捉北魏皇帝”，传喻四方，紧闭城门，要抓俘虏。
拓跋焘几个人一路冲杀，一直杀进王宫，后面的西夏将士紧追不放，尽都想建立头功。拓跋焘逃进宫中，拣了几条宫娥采女的长裙，用长裙做绳索，系在长槊上，将长槊横截箭垛孔，拉住长裙绳索，从城墙上吊溜下来，这才逃出城（这段故事和豆代田的重复，真假难辨。笔者认为：豆代田孤身入城杀敌，绝对不假，拓跋焘是否入城犯险，这就值得斟酌了，也许是北魏史家为美化君王的续貂之笔，总之，历史的猫腻，靠读者去揣摩）。
统万城里，经拓跋齐的尖刀部队这么一搅，加之群龙无首，连皇帝赫连昌都逃得无影无踪，留守宫城的西夏尚书仆射看此时天色已晚，趁北魏军队尚未围城的间隙，赶忙带领几十名宫廷卫士，保护夏主赫连昌的母亲，悄悄打开城门逃命去了。
此时，统万城里只剩下不多的军人和文职人员，几乎成了一座空城，但若凭借其坚固的城墙，据守个十天半个月还是不成问题的，而那只是一种拖延时间的战术，于命运没有根本的改变。
面对此种情况，惯于投机取巧的给事黄门侍郎胡渊率领宫中闲杂人员和守城卫士开城投降，减少了双方不必要的伤亡。
拓跋焘兵不血刃占领统万城，非常高兴，封识时务的胡渊为武始侯。这胡渊后来生下个儿子就是北魏晚期大名鼎鼎的骠骑大将军胡国珍，他的妹妹就是僧尼界有名的玄真禅师。胡国珍的女儿就是其后垂帘听政的胡太后。
第二天早晨，北魏太武帝跟随迎接他的胡渊，率领部队浩浩荡荡开进统万城。统万城里只有没来得及逃跑的王公大臣及老弱病残和宫娥彩女约万人。俘获西夏都城里的马匹三十余万匹，牛羊数千万头，府库珍藏，车旗、器物不计其数。
拓跋焘手摸着宫殿里雕梁画栋，穷极文彩的亭台楼榭，很是感慨，他率领着众官佐，登上巍峨的统万城，统万城是沙地建筑的奇迹，高十丈，墙基厚三十步，墙上宽十步，坚厉的墙壁，足可以磨砺万斧。
拓跋焘对长孙翰、崔浩等大臣说：“西夏一个蕞尔小国，如此滥用民力修建这么精美的宫室，怎么会不灭亡呢？”拓跋焘清点后宫俘虏，见赫连勃勃的妹妹赫连睛长得漂亮，当天晚上就让她慰问胜利之君，带着报复心理，强暴了敌国君王的妹妹。这一来，拓跋焘又多了一个性奴隶，后来把她带回平城，留在后宫为王妃。
北魏军队两年来连战皆捷，一举荡平劲敌柔然、西夏，缴获的牛羊骡马不计其数，弄得市场上的皮货生意一时冷落，皮货价格连连下跌，皮货商因资金链断裂，破产而跳楼、上吊、吞毒药的不在少数。