次日凌晨，哲别偏军进入谷儿子大森林，准备继续进攻谷儿只城。但是因为没有找到合适的向导，哲别偏军走了三天三夜，才穿过这片大森林，却远离谷儿只城，到了谷儿只地区西南边缘。哲别听一名突厥将领说，再往前走两百里，有一座城堡名叫蔑剌合城，是花剌子模西部地区有名的“富裕之城”，于是命令大军调转马头，挥师向西南方向挺进，两天以后就来到蔑剌合城。
蔑剌合城是花剌子模西部地区一座经济繁华的重镇。经济发达，是西部地区有名的贸易中心，有人口三十余万。当时的蔑剌合城城主是一位女人，人称蔑剌合女王。但这位女王听说蒙古军队来了，赶紧在三千骑兵侍卫队的保护下逃向其它地方。造成城内军民“群龙无首”。不过城内军民却不愿臣服蒙古人，自发组织了蔑剌合保卫战。
哲别偏军在蔑剌合城墙下面休整一日后，即开始攻城。
蔑剌合城城内军民虽多，但是缺乏统一指挥，没有组织像样的战斗，蒙古军队在重兵器车的帮助下，仅用一天时间就攻占了城墙。
由于攻城过程中曾受到城内军民的抵抗，虽然不是十分强烈，但哲别仍然下令屠城。
次日凌晨，数百辆重兵器车将无数火箭、石块抛掷入城内，蔑剌合城内燃起熊熊大火，很多房屋被摧毁，蔑剌合城内百姓死伤无数。
第三天，蒙古骑兵进入城内，一边屠杀，一边奸淫。
屠杀持续了整整三天三夜，超过三十万的蔑剌合军民被杀死。
屠杀结束后，蒙古士兵将城里的粮食物资、贵重财物抢掠一空，然后撤到城墙上进行休整。
哲别偏军在蔑剌合城休整没几天，有一名哈马丹人前来拜见哲别，他说，我是哈马丹城监军阿剌道剌的侍卫长，前不久，一名战败的花剌子模骑兵千户长阿毕讹，率领一千余名骑兵，趁哈马丹城内守军不备，攻下了哈马丹城，并杀死了监军阿剌道剌，在下冒死前来禀报此事，请元帅速派援军救援哈马丹城，为监军大人报仇。