公元一二一二年十月，远在金国中都的大蒙古国成吉思汗开始集结军队，准备进攻“得而复失”的金国西京大同府，为第三路军副指挥使带都剌莎合尔刚报仇。
第一次中都之战后，包围中都的蒙古大军原有骑兵五万、步兵六万，后来博尔术伤好返回后，带来也遂新召的骑兵四万，蒙古骑兵继续攻打中都周边州县，得降军五、六万人，全军增加到二十余万人马。
当收到抹捻尽忠攻占大同府、杀死带都剌莎合尔刚的紧急军情后，成吉思汗勃然大怒，准备再次进攻大同府。
成吉思汗亲任主帅兼前军主将，博尔术、郭宝玉为副将，率领纳牙阿的第一万人队、博栾台的第二万人队、术赤的第三万人队、哲别的第七万人队，总共四万蒙古骑兵为前军。任命木华黎为中军主将，率领三万攻城步兵为中军。任命石抹明安为后军主将，率领三万后勤步兵为后军。全军共计十万余人马，奔袭大同府。
出发前，成吉思汗让后勤步兵给先行的四万蒙古骑兵和三万攻城步兵每人发了一根粮袋，里面装有二十斤粮食。
金国中都距大同府一千余里，成吉思汗、博尔术、郭宝玉率领四万蒙古骑兵一路狂奔，于五日后的夜晚来到大同府城下。
成吉思汗命令全军，把大同府给我围起来，就是一只鸟儿飞出来，都要给我射下来！
于是四万蒙古骑兵将大同府团团围住，每名士兵都手握两支火把，以迷惑金军。包围完成后，成吉思汗命令一万骑兵负责警戒，三万骑兵采用“虚设营火”的方式生火做饭、搭建帐篷。
抹捻尽忠站在大同府城北城墙上，紧张的观察敌情。他本来打算趁蒙古骑兵远道而来，立足未稳，打他个措手不及；但他又搞不清楚蒙古骑兵到底来了多少人马，成吉思汗亲自带领大军来攻，这支骑兵应该是蒙古骑兵的主力，自己手上虽有十多万人马，但以步兵为主，大都新召而来，战斗力弱。
抹捻尽忠思考了很久，都不敢贸然出击。蒙古骑兵则安排一万人马轮流警戒，其他士兵则安心睡觉。
次日凌晨卯时三刻，成吉思汗指挥大军，通过放箭的方式，开始进攻大同府。成吉思汗知道攻城步兵和后勤步兵没有赶到，蒙古骑兵想攻下大同府几乎不可能，于是命令全军放慢进攻节奏，一边袭扰，一边休整。
十日后，木华黎率领三万攻城步兵来到大同府城下。成吉思汗没有急于让他们参加战斗，而是让他们一边休整，一边到金军看不到的地方挖掘泥土，用吃完了的粮袋装土，为“跑马上城”做准备。
又十日，石抹明安率领三万后勤步兵带着大量粮食物资来到大同府城下。成吉思汗也是让他们一边休整，一边驱赶拖运粮食物资的牛马将攻城步兵装好的土包运至大同府城北两里处。攻城步兵继续挖土，后勤步兵又将剩余的粮袋带来继续装土，装好的土包达到十万个。
大同府原有人口三十余万，由青壮年组成的预备军也有十万余人，后来有的被胡沙虎强征入伍对抗蒙军，被蒙军杀死；有的投降蒙军，又被抹捻尽忠带来的金军杀死，剩下不足五万人。抹捻尽忠把他们全部编入金军，如此大同府内的金军达到十五万。蒙古大军还没有到来之前，抹捻尽忠就率领大军出城搬运石块，堆在城墙上的石块多达上百万块。同时抹捻尽忠组织城里的妇女老人大量制造弓箭，城里的弓箭多的连兵器库都装不下了。此外，抹捻尽忠知道蒙古骑兵最厉害的就是射箭，几乎每个蒙古骑兵都可以做到“百步穿杨”，这一点就是女真骑兵也很难做到，更何况是新征召的金军步兵？于是为了弥补这一缺陷，抹捻尽忠在谋士的建议下，制作了十台放弩机。
抹捻尽忠制作的放弩车，是他找汉人工匠制造的。每台放弩车需要用一百余斤青铜、纯铁和四百余斤木材制造而成，它使用青铜卡尺固定弓弦，以青铜轱辘进行上弦，而后在人力的操作下发射。这种放弩车在汉人春秋战国时期就被发明出来了，但造价很高，且体型庞大，行动不便，至少需要二十个人操作才能有效的使用，所以未能普遍使用。但在此危难时刻，抹捻尽忠想到这个办法，便找来汉人工匠制造了十台“简易化”的放弩车。
抹捻尽忠制造的是轻型放弩车，仅五百斤重，射程可达半里之外。在春秋战国、秦汉两晋、南北时期，放弩车被普遍运用到攻城、防御之战中，一般的放弩车大约一千余斤，射程可达一里之外。后因体积庞大，不利野战，慢慢被弃用。抹捻尽忠制造的虽然是轻型放弩车，但射程仍是一般金军弓箭手的五倍，蒙古骑兵的两至三倍。而且发射的弓箭长度、重量都是普通弓箭的两倍，杀伤力极大。
在大同府被蒙古骑兵围困的这段日子里，抹捻尽忠也没有闲着，他把这十五万人马组织起来，一边警戒蒙军，一边加紧训练。抹捻尽忠还建立了一支由女真人组成的“重装百人队”，专门训练放弩车的使用技术。