同年三月，令狐潮會同燕軍將領李懷仙、楊朝宗、謝元同等率兵四萬餘人蜂擁來到城下，企圖一舉攻下雍丘城。這時雍丘城內約有兩千守軍，而對手則有四萬大軍，城內軍民大為恐懼。於是，張巡對眾將士分析到：“敵知城中虛實，有輕我心。今出不意，可驚而潰也，乘之，勢必折。”眾將士聽後，大為鼓舞。於是，張巡派一千人負責守城，親自率一千人，分數個小隊，突然從城中殺出。張巡身先士卒，直衝殺向燕軍陣中。敵軍雖眾，但事出突然，驚懼無措，頓時大亂，燕軍後撤。
次日，燕軍再集結攻城，環城安置百門石炮（投石機）轟擊，城樓及城上矮牆全被毀壞。張巡於城上立木柵，抵禦燕軍進攻。燕軍紛紛緣城攀登，張巡用蒿草束灌上油脂，焚而投之，燕軍士兵害怕被燒，不敢登城。張巡時而待燕軍鬆懈之際，出城突襲；時而趁夜深人靜之際，偷襲敵營。就這樣，張巡身先士卒，帶甲而食，裹傷戰鬥，堅守雍丘達六十多天，共經曆大小數三百餘戰。令狐潮見在短期內不能取下雍丘，隻好撤兵而去。張巡得知燕軍要撤退，便率兵乘勝追擊，果然大有所獲，俘虜叛兵兩千多，幾乎活捉令狐潮。雍丘守軍士氣大振。
令狐潮因為撤退而失利，十分憤怒，於是回頭再次圍攻張巡。令狐潮本來與張巡是鄰縣縣令，素來相熟。他知道強攻是不易取下雍丘的，便想誘降張巡。
令狐潮在城下像平時見麵那樣和張巡互相問候，並趁機在城下勸降道：“天下大勢已去，為何還要這麼堅守這城池，你到底的是為什麼？”張巡道：“在下以忠義自許，今日之舉，忠義何在！”令狐潮聽後，慚愧而走。
兩個月後張巡與令狐潮已經攻守相持了四十餘天。令狐潮因久攻不下，又添兵加將。這時候，長安已經失守，唐玄宗已逃往四川。由於雍丘與外界早巳失去了聯係，張巡並不知道這些情況。令狐潮趁機送信招降張巡，說是大局已不可挽回，不如早降。
潮趁機送信招降張巡，說是大局已不可挽回，不如早降。
張巡接到信後，將情況告訴了眾將官。有六名將官動搖了，要求率兵投降燕軍。六人認為敵我兵力懸殊、形勢不妙，既然皇上生死不明，不如早降。六人都官至開府、特進，在軍中都有相當影響。六人要降，軍心勢必動搖。於是，張巡假裝許諾，稱明日再具體商議。第二天，張巡在堂上放置皇上的畫像，率領將士朝拜，然後宣布六人的投敵計劃。全軍上下有感於國破家亡，遂群情悲憤，紛紛指責六人無恥行徑。張巡把六人帶到前麵，責其不忠不義，擾亂軍心，當即推出斬首。此舉堅定了軍心。
雍丘被圍日久，城中糧食日漸缺乏。這時，恰好有數百艘為燕軍補給的運糧船，剛停靠在河邊，仍末卸糧。張巡從城上發現這個情況，便在夜間把軍隊集中到城的南麵，裝出好像要出戰的樣子。令狐潮見巡軍集中到城南，也把軍隊調到城南來抵拒巡軍。張巡知燕軍完全調到城南後，便派遣勇士靜靜的到達河邊，把燕軍運糧船上的糧食奪走千多斛，然後放了一把火，把剩下的糧食通通燒光。
張巡智盜敵糧，令狐潮大怒，下令全力進攻。連日來，為了抵抗燕軍進攻，雍丘守軍很快就把準備的箭都射光了。在此危急之際，張巡在晚上，令士兵們把事先準備好的稻草人穿上黑衣，用繩子綁好，從城上慢慢放下。燕軍隱隱約約看見有成百上千個穿著黑衣服的士兵，沿著繩索爬下牆來，報知令狐潮。令狐潮斷定是張巡派兵偷襲，於是命士兵向城頭放箭，射殺唐軍。一時間，燕軍兵士爭相施射，一直放到天色發白。待到天色大亮，燕軍這才發現城牆上所掛的全是草人。草人身上密密麻麻地插滿了箭。白天一數，共得敵箭數十萬隻，這解決了軍中缺箭的問題。
之後一連幾天，還是像前次夜裏一樣，城牆上都出現了草人。令狐潮的兵士見狀，都嘲笑張巡故伎重演，貪得無厭。於是隻箭不發。逐漸，圍城的燕軍對張巡夜縋草人以為常，不再防備。
幾天後，張巡挑選了五百勇士，並在夜裏把他們放下城去。燕軍士兵以為這次城上吊下來的仍是草人，沒有防備。五百勇士乘敵毫不防備，突然殺向令狐潮的大營。燕軍頓時大亂，自相衝撞踐踏，不辨敵我。令狐潮下令集合人馬，但倉皇之中，已不及組織抵抗，被唐軍殺得四散走避。令狐潮縱馬一直逃到十幾裏之外，才穩住陣腳。
不久，令狐潮又糾合兵馬，加緊圍城。
期間一日，張巡讓郎將雷萬春在城頭上與令狐潮對話，燕軍乘機用弩機射雷萬春，雷萬春臉上被射中了六處，仍舊巍然挺立不動。令狐潮懷疑是木頭人，就派兵去偵察，得知確實是雷萬春，十分驚異，遠遠地對張巡說：“剛才看見雷將軍，才知道您的軍令是多麼森嚴了，然而這對於天道又怎樣呢？”張巡回答說：“你人倫都不懂，你要來談論什麼天道？“
這時，由於被圍日久，雍丘城中木材已經用盡，水源也十分枯竭。於是，張巡故意裝出棄城的樣子，對令狐潮放話道：“我想率軍棄城撤退，請你軍隊向後退出六十裏，以便我逃逸。”令狐潮久攻不下，不知是計，便答應了。張巡見令狐潮軍一退，便率領所有城中軍隊一起把城外三十裏範圍內的燕軍營房完全拆掉，將木材帶回城，以作為護城的工具。令狐潮大怒，立刻下令重新包圍雍丘。