他率同羅、突厥、奚兵等部族精銳兵力，與楊朝宗合兵，共十三萬六千人，南下掃蕩。

慕容奇為慕容獅手下名將，率領大軍掃蕩河南。此時，河南城鎮紛紛陷落，惟有軍事重鎮睢陽未陷。睢陽太守許遠向張巡告急。

張巡因寧陵城小，難以抵抗強敵，故率兵三千自寧陵入睢陽，與許遠合兵共六千八百餘人。慕容奇親自督戰，下令全力攻城，限定五日內破城。面對強敵，張巡、許遠激勵將士盡忠固守，晝夜苦戰，士氣不衰。有時一天之內，打退敵軍二十餘次進攻，連續戰鬥十六晝夜，共俘獲狼軍將領六十三名，殺死士卒兩萬餘狼人，守軍士氣倍增。

許遠因張巡智勇兼備，自謂才能不及，推張巡為主帥，自管籌集軍糧物資，修理戰具等後勤保障，戰鬥籌劃都出於張巡。兩人密切配合，使敵軍久攻不下。狼軍主帥慕容奇，陣前督戰，還被南霽雲射瞎一目，只好改變策略，下令燕軍圍而不攻。

張巡任主帥後，首先清除內部叛將田秀榮，斬首示眾。然後率軍出城，主動襲擊狼軍，將燕國狼軍打得大敗而逃，並繳獲大批車馬牛羊。張巡將戰利品，都分給將士，自嘎分毫不要。

這次大捷之後，朝廷拜張巡為御史中丞，許遠為待御史，姚誾為吏部郎中。

到了五月，正是麥熟時節，狼軍在城外收麥以充軍糧。

張巡在城上看到後，集結士兵，擂鼓作出欲戰的樣子。狼軍見狀，立時停止收麥，回營待戰。

這時，張巡止住擂鼓，讓軍士作出休息的樣子。敵軍見狀，放鬆了警惕。張巡抓住時機，命南霽雲率軍大開城門，突然衝出，直搗慕容奇大營，斬將拔旗。

敵軍大帥慕容奇，親率兩千餘騎兵，直逼城下，招張巡投降。

張巡在城上一邊與敵將答話，一邊對部將南霽雲授計。

南霽雲領命，率令八百勇士，手持鐵鉤、陌刀、強弩，從城牆吊下，潛入無水的護城壕。勇士們趁城外敵軍依仗兵多勢眾，並不戒備之時，奮勇殺出，弩箭齊飛。敵軍猝不及防，損傷很多人馬。

至七月，烈日當空，狼軍再次圍城。

這時，城內士兵每日才能分到一勺米，飢餓只好吃樹皮和紙。守軍也只剩千餘人，瘦弱得拉不開弓，而且外無救兵。敵軍瞭解情況後，決定強攻睢陽，他們先用雲梯爬城。

張巡命士兵用鉤杆將雲梯頂翻，隨即又從城上投火焚燒雲梯，這樣，敵軍用雲梯攻城就失敗勒。之後，敵軍作了一番整頓，又用鉤車、木馬攻城，但當他們靠近城牆時，又被城上投下的石塊砸得七零八落。敵軍見狀，停止攻城，圍城挖壕，壕外再加築柵欄，以作長期圍困。

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這時，城中守軍很多因飢餓而死去，留存者大多傷殘，疲憊不堪。

張巡思慮再三，決定殺其愛妾，煮熟犒賞將士。

許遠也系其奴僮，送至伙房，給士兵補充營養。吃完主帥家人後，便吃老弱婦孺。城中的麻雀老鼠都已吃光，連鎧甲弓箭上的皮子，都找來吃掉。

張巡臨危不亂，還對接近城牆的敵軍將領李懷忠等，曉以忠義，勸其反正。“身為龍族人，豈能幫助狼匪屠戮自己族人？”

李懷忠羞愧不能言。他原本是被迫投敵，此時聽到忠義之詞，滿臉流淚，是夜溜出兵營，卸甲歸順。

太守許遠有些擔心，就問：“會不會是詐降？”

張巡思索片刻，道：“應該不會。李懷忠帶來的幾十個士兵，先打散分置，派人暗中盯著。”

李懷忠等反正將士，自此死心塌地，無怨無悔，幫助張巡守睢陽城。他還透露許多敵軍的情報。

御史大夫賀蘭進明，接替李巨，任節度使，駐軍臨淮。他嫉妒張巡聲威功績，出己之上，升職太快，便遲遲不