方大猷也沒想到局势会突然发生了这样的变化，只好赶忙向北京发出告急文书，请求多尓衮派遣真满洲官兵一万，星夜南驰来援云云。
告急文书虽然己经发出，但方大猷也知道，想等到援军赶来，至少也是一二十天以后的事情，而在这段时间里，就只能靠自己了，因此他也在济南城调集兵马，把自己带来的所有士兵都招回到济南城来驻守，同时又在自己抚平的山东地区招集兵马，这个时候也不管许多，什么卫乡、乡勇、团兵，只要是人就算一个，并且还许下了重赏：步兵一两八钱，有马给银四两八钱，骡兵给银三两八钱等等。就这样总算是东拼西凑，聚集起了三千多人。而方大猷总算也有了点底。又下令济南城四门紧闭，严加守备。
而就在这时，童大勇也率领着人马，攻入了济南府，并且打出了商家军的旗号。应该说商家军在山东青州一带还是很有威名的，由其是当初清军入关奔袭时，还从清军手里夺回了济南，在济南地区同样也是威名赫赫。同时在名议上，商家军还是属于明朝的人马，因此童大勇的人马所过之处，各县都不敢阻挡，而且还有一些不满清廷统治的明朝的官员和地方乡绅也都纷纷像童大勇表示了归服。童大勇对这些人也加以安抚，并让他们最好迁到登莱一带去定居。
在六月二十二日，童大勇率军到达了济南城下，开始架炮攻城。方大猷当然不敢出城应战，只是在济南城中拒守，同时又悬出重赏：明军攻城，凡斩敌首一级者，赏银二十两，射敌一人者赏银十两，受伤者也赏银十两。
穆陵关是共有中重型火炮四十二门，其中最新的三寸六分口径重型青铜野战炮有八门，这次出兵进攻济南，带来了十二门中重型火炮，包括有四门三寸六分口径重型青铜野战炮，这时也在济南城架起，对着城头上一阵猛轰，同时还有三十名使用线膛狙击步枪的狙击兵，也在远离城头一百五十步远的距离，对城头上的清军展开射击。
商家军的火力虽然并不算强大，但距离却远远超过了清军的还击范围，而且火炮还好些，对城头上的杀伤力并不大，但猎人步枪的精确度却十分恐怖，在一百五十步的范围内，士兵们基本都能达到六七成的命中率，因此只要是在城垛口上露出头来，就会马上被商家军的狙击兵打得爆头而亡。
因此在城墙上经常可以看到这种场面：有一个士兵慢慢的站起身体，想在城垛口处探头向下看去，然后就听见城下枪声一响，这名士兵马上就向后一仰，直挺挺的栽倒在城上。因此到了后来，清兵在城头上行走都只能猫着腰，跟本就不敢站直身体。
童大勇见打得城头上的清军根本就沒有还手之力，立刻就下令架云梯攻城，然后又命所有的狙击手都在掩护云梯攻城。
商家军的云梯并不多，一共也只带来了二十架，而且现在只用出了十架云梯，但清军被打得连头都不敢冒，那里还能在城头上防守呢？因此商家军的士兵也十分顺利的渡过了防城河，架好云梯，然后向城头上攀爬，虽然也有几个不知死的清兵还站出来防守一下，但马上就成为狙击手的靶子，在爆头倒地了几个之后，就再也没有清兵敢露头了。
因此整个攻城的过程，也显得十分的诡异。在城墙外攻城的部队在爬城，而在城墙上，守城的士兵却都龟缩着躲在城垛口下，不敢出头。在古往今来的攻城战中，恐怕还从来没有出现这样的场景。
而商家军的攻城兵在爬到接近城垛口的高度时，都先停一下，然后十架云梯上最高的士兵一起向城头上扔出一个手榴弹。只听在城墙上立刻发出一连爆炸的声音，其在硝烟弥漫中，还夹杂着不少惨叫声，接着商家军的士兵才又重新开始攀蹬，沒有受到一点阻挡就爬上城头，翻过城垛口，登上了城墙。
淸军本来就是七拼八凑起来散兵游勇，根本就没有斗志，在有城墙可守时，还能免强支应一阵，眼看着敌军爬上了城墙，那里还敢应战，而且他们也从来没有见过这样的攻城战术，因此立刻一哄而散，四处奔逃。商家军的士兵们也趁机攻占城头，放下吊桥，打开城门，放城外的大队人马进城。