8月12日凌晨1點鐘，八國聯軍第二集團軍忽然向通州東門、南門和北門同時發起了猛攻。
俄軍用大炮轟擊通州城東門，數十炮之後，城門被轟開一個大洞，城門後的守軍傷亡慘重。
其後趕來支援的武衛後軍守軍倉促迎戰，雙方激戰到凌晨2點，東門彈藥補給不足，活力下降，俄軍趁機衝進了通州東門。靠近守軍之後，兇悍的俄國人與武衛後軍開始肉搏戰，一寸一寸地奪取陣地。
?反應過來的武衛後軍守軍在城牆上向衝入城門內的俄軍猛烈射擊，同時有一些官兵衝了下來，和俄軍展開肉搏戰，俄軍被趕出了東城門。
華西列夫斯基命令騎兵連參加衝擊，這些哥薩克人揮舞着他們善於使用的馬刀蜂擁砍殺，東門又被俄軍佔領。但增援而來的義和團戰士很快利用人數的優勢與俄軍顫抖在一起，雙方在雨水死傷慘重。
天亮時分，俄軍繼續向通州東城進攻。
但中國守軍的決死表現令人驚訝，他們從城牆上的每一個垛口後連續不斷地射擊，大炮從城牆上直接瞄準，衝擊中的俄軍頓時亂成了一團。拉炮的十幾匹馬瞬間都被打死，衝在前面的炮手全部負傷。俄軍倉皇后退，撤退到城牆東南角落的數間民房裡。
天大亮之後，中國守軍乘勝追擊，向俄軍藏身的民房吶喊着衝擊過來。在丟棄武器、傷員和屍體之後，俄軍被趕出了城外。
整整一夜的攻擊後，俄軍又退回到了原地，??就在此時，阿列克謝耶夫率領援軍到達，得到兵力補充的俄軍立即重新開始衝鋒。而因爲東城城門被幾次攻破，董福祥不得不派遣更多的人駐防在東城門。
俄軍與武衛後軍幾度激戰與東門，導致東門完全被毀，城牆也產生裂紋幾近崩塌。
8月12日中午12點，俄軍第10團團長安丘科夫率領部隊向通州東城發起一輪衝鋒，他騎在馬上高舉馬刀，身先士卒，殺死數名義和團士兵。
通州防禦總司令董福祥此時也出現在東城的守軍陣地上，身先士卒的他毫不隱蔽地站在高處，揮舞着一把中國戰刀，大喊：“退者立斬！”
??在守軍的阻擊下，俄軍很快就退了下去，留下一片屍體，其中包括安丘科夫團長本人也被武衛後軍刺刀刺死。
華西列夫斯基剛想站起來喊什麼，立即被密集的子彈擊中，話音未落栽倒在地。到12日下午，俄軍僅攻佔通州城外的一處山神廟。而進攻南門和北門的聯軍甚至連城門都沒有攻破，隨即被擊退回去。
八國聯軍的進攻失敗，使得中司令官阿列克謝耶夫打紅了眼，下令聯軍士兵繼續向東城進攻，沿着東城門進入內城消滅敵軍。雙方在通州東門反覆爭奪，一直戰鬥到晚上，八國聯軍不得不撤退休息。
就在八國聯軍對進攻通州城一籌莫展的時候，此時突然有人報告說通州城內有人來投，願意做一個內應。
焦頭爛額的阿列克謝耶夫大喜過望，立即將那人叫來詢問。
來着是一個尖臉猴腮的大煙鬼，一張嘴一口大黃牙剩下沒幾顆，說話的時候噴出來的口臭薰得人們退避三舍。
這人說道：“諸位洋大人好，我是民軍神威營的，我叫做陳震天，我的堂兄叫做陳震宇，是神威營的統領。”
阿列克謝耶夫隨即問一下神威營是什麼民間組織，有人立即說這支部隊就是義和團的，阿列克謝耶夫勃然大怒，下令將其斬首示衆。
陳震天被幾個印度士兵按在地上，他頓時大叫起來：“你們還要不要打下通州了？你們想不想勝利？想要勝利，就不能殺我，我哥給你們做內應。”
美軍司令沙飛立即說道：“等一下，聽他說完。”
陳震天被釋放開來，他揉着肩膀抱怨道：“有你們這樣對待客人的嗎？”
“其實如果不是神威營殺死了聶士成，我們未必能夠輕鬆地佔領天津。”英軍司令蓋里斯說道，“所以從這一點上來看，神威營可以做我們的朋友。”
陳震天立即說道：“是啊，我們可以做朋友，所以我纔來了，你們要是殺了我們，還能不能做朋友了？”
阿列克謝耶夫問：“你們爲什麼要幫助我們，總要有一個令人信服的理由吧？”
陳震天立即說道：“我們已經不被大清的軍隊所容納了，沒有人肯收留我們，甚至連義和團都不收留我們，就因爲我們殺了聶士成。”
“這個理由倒是可信。”蓋里斯說道。
陳震天舉起右手發誓：“我要是說一句謊話，我就被五馬分屍。”
阿列克謝耶夫問：“五馬分屍是什麼意思？”
一個翻譯說道：“就是用五匹馬，分別勒住一個人的四肢和頭顱，然後五匹馬狂奔，將這個人撕成五部分。這種刑罰在中國的古代盛行，是一種非常殘忍的重刑，現在的清政府將最重的刑罰改爲了凌遲。凌遲就是用漁網勒緊罪犯，然後用鋒利的小刀一片一片地將罪犯的肉剃下來，據說要割一萬刀，讓人活活疼死。”
阿列克謝耶夫搖頭道：“這些該死的黃皮膚猴子們，真會想辦法。”隨後他又說道：“你們能幫助我們什麼？”
陳震天說道：“我們自從被清政府所不容之後，很多人都跑了，不再追隨我們神威營了，我和我哥還有一百多個忠心耿耿的護衛於是就跑到通州城隱姓埋名準備用手中的錢過安穩日子。幾天前朝廷派了五萬義和團增援通州，豈料到其中就有認識我們的，被我們給殺了。我哥說這兒不安全，我們應該離開，可是你們來了之後，城門關閉，我們也走不了了。我哥還說，想要活命就要讓你們獲勝。他說我們畢竟間接幫助過你們打敗了清軍，佔領了天津。而清政府絕對不會放過我們，要是清軍獲勝了，我們死定了。所以我哥想到了一個好辦法，他在城裡挖了一條地道。這些天我們一直在挖地道，終於挖出了一條只能容納一個人通過的地道。我哥說希望你們能派人從地道鑽過來，裡應外合幹掉清軍。他只有一個要求，就是如果打敗了清軍之後，他要做天津巡撫幫助你們在天津捉拿其他義和團。”
阿列克謝耶夫讓陳震天先下去，他們討論一下，隨後衆人大笑起來，這纔是天上掉餡餅啊。
“如果這是一個陷阱，我覺得應該是最可笑的陷阱，如果這是實情，那麼我相信這是上帝賜給我們的禮物。”美軍司令沙飛大笑道。
“是啊，沒有想到會有這種好事。”蓋里斯忍不住說道。
阿列克謝耶夫沒有笑出來，他的部下死傷慘重，包括他的參謀長在內，在聽取了大家的意見之後，衆人決定可以嘗試一下。但是這件事不能讓白人去做，所幸聯軍內有許多殖民地軍隊，美軍司令沙飛立即說：“我的軍隊裡有許多呂宋土著人（菲律賓人），他們和中國人很像。”
“不，他們不一樣。”蓋里斯說道。
“但是在我看來他們長得都一模一樣。”沙飛說道。
“好吧，在我看來他們也很像。”蓋里斯一唱一和地說。
阿列克謝耶夫說：“那麼內應的任務就交給那些呂宋人吧。”
8月13日，聯軍再一次派遣了一支一百人的部隊向天津開赴，督促輜重部隊快一些將輜重運送過來，然而卻得到了一個讓聯軍震驚的消息。阿列克謝耶夫等人最擔心的事情發生了，天津果然被清軍收復，收復清軍的部隊是清軍之中的西北血軍。
“又是曹躍！該死的曹躍！”阿列克謝耶夫大怒道。
“現在我們怎麼辦？我們已經被包圍了。”沙飛鬱悶地說。
“不要急，我們的援軍就快到達天津了。”阿列克謝耶夫說道。
沙飛說：“可是我們能否堅持到那個時間呢？”
“一定會的。”
壞消息接二連三地傳來，天津失陷之後，八國聯軍儲藏在天津的聯軍彈藥庫受到攻擊，爲了避免彈藥庫落入清軍手中，守備的聯軍士兵引爆彈藥庫，引起大爆炸。雖然沒有資助敵人，但同時聯軍的彈藥補給被焚之一炬，這給聯軍造成的傷害更加巨大。
阿列克謝耶夫再一次召開會議商討未來戰況，衆多代表七嘴八舌，但沒有達成統一，可是支持撤退的越來越多，阿列克謝耶夫說道：“即便撤退，今天晚上的計劃也不能改變，另外我們應該和日軍匯合，不知道她他們的戰況怎樣了。”
今晚的作戰計劃不能改變，衆人終於達成共識，最終作出決定，如果今天打不下來通州，明天立即向豐臺和長辛店移動與日軍匯合。
阿列克謝耶夫憂心忡忡，他知道從海參崴出發的俄國援兵最起碼要在十天之後才能抵達，他不知道自己的部隊能否堅持十天。阿列克謝耶夫將蓋里斯和沙飛都叫在一起，認真地說了自己的計劃，如果這次攻佔通州等待十天之後的援軍。
除了這個辦法，聯軍似乎也沒有其他辦法了，只能硬着頭皮打下去。