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第二天，叛军再次攻城，环城安置百门石砲轰击，城楼及城上女墙全部被毁坏。张巡派人在城上设立木栅，挡住了叛军石砲的进攻。叛军只好采取强攻，沿城墙攀登而上。张巡用蒿草束灌上油脂，点燃后从城墙上投下。叛军被烧得焦头烂额，无法登城。强攻不行，叛军便采取了围困的策略。张巡足智多谋，并没有一味采取死守。有时他观察到叛军松懈，便出兵突然袭击；有时夜深人静，叛军睡意正浓之时，趁机偷袭敌营。这样坚守60多天，经大小300余战，带甲而食，裹伤再战，终于将叛军击退，并乘势追击，歼灭敌兵两千余人，差点活捉令狐潮。
令狐潮败逃后，回望茫茫黑幔中的雍丘，恨恨地说道：“我若不取下此城，尽屠城中之众，誓不为人！”
至德元年（756年）五月，令狐潮再次领兵围攻雍丘。叛军轮番猛攻，双方相持了40多天。此时，长安已经失守，玄宗逃往蜀地。由于雍丘长期被围困，早已经与外界失去了联系，张巡并不知道这些情况。令狐潮以为有机可乘，他与张巡过去相识，于是亲至城下，想劝张巡投降。令狐潮说：“本朝危蹙，兵不能出关，天下事去矣。足下以羸兵守危堞，忠无所立，盍相从以苟富贵乎？”大意是说：唐王朝已亡，你还坚守危城，不知是为谁。张巡回答道：“古者父死于君，义不报。子乃衔妻孥怨，假力于贼以相图，吾见君头干通衢，为百世笑，奈何？”（《新唐书·卷一百九十二·张巡传》）讽刺令狐潮以往常以忠义自许，现在却投靠了安禄山。令狐潮听后深感惭愧，竟然因此而退兵。
但张巡手下有6名将官认为天子都已经出逃，形势不妙，心动欲降，劝张巡说：“敌强我弱，众寡过于悬殊，实在难以取胜，再说天子存亡不知，不如早降。”张巡表面上装作答应。第二天，张巡把玄宗画像挂在堂上，率将士朝拜行礼，一时间人人皆哭。然后张巡引六将官于堂前，责以大义，斩之，坚定了众人守城的决心。
当时雍丘粮食所剩无几，城中开始缺粮，张巡打探到叛军有数百艘装运盐米的船只即将运往前线，便亲自率兵夜出城南。令狐潮闻讯立即领兵前来迎战。而张巡其实是采取声东击西之计，正希望令狐潮如此，他另派勇士到河边夺取了叛军的粮饷。
《三国演义》中有诸葛亮“草船借箭”的故事，但那不过是小说。而在张巡手中，上演了一场真正的“草人借箭”的精彩好戏。由于叛军不断攻城，雍丘城中的箭矢用完了。张巡仔细思虑后，命士卒做了1000多个草人，给草人穿上黑衣，半夜的时候，将草人吊在绳子上放下城去。叛军发现城墙下人影绰绰，以为是前来偷袭的唐军，顿时箭如飞雨。一直到天亮，叛军才发现是草人，此时唐军已得箭数10万支。
几天之后，张巡选了500名勇士，在夜色中悄悄缒下城去。叛军发现后，以为这次仍是草人，都大笑不止，没有任何防备。500勇土乘机冲杀令狐潮军营，叛军措手不及，顿时大乱，焚垒幕而逃。唐军一直追击10余里而还。
令狐潮接连中计，恼羞成怒，继续增加兵力围城，发誓要攻下雍丘，一雪前耻。当时唐军郎将雷万春站在城头，与令狐潮对话，叛军趁机用弩机射雷万春。雷万春脸上被射中6处，却依然巍立不动。城下的令狐潮见此，怀疑雷万春是木头人。经侦察得知确实是雷万春，令狐潮十分惊异，在城下仰头对张巡说：“见你们的雷将军如此，才知你的军令严厉，然而这样残酷，实在不符合天道！”张巡回答说：“你叛君附贼，不识君臣人伦，哪里还知天道！”
雍丘被围日久，城中的薪柴全部用完，张巡便对令狐潮说：“欲引众走，请退军二舍，使我逸。”（《新唐书·卷一百九十二·张巡传》）令狐潮一心想攻下雍丘，不知是计，果然引兵后撤。张巡立即率领全部军民，分四面出城，拆屋取木，运回城中。
令狐潮得知真相后大怒，重新带军围城，并指责张巡言而无信。张巡表示为难，对令狐潮说：“君须此城，归马三十匹，我得马且出奔，请君取城以藉口。”（《新唐书·卷一百九十二·张巡传》）令狐潮便送来战马30匹。张巡将马分给部下骁将，并要求他们说：“贼至，人取一将。”
第二天，令狐潮责问张巡为何还不出城投降，张巡说：“吾欲去，将士不从，奈何？”令狐潮这才知道又中了张巡之计，大怒之下，便开始列阵攻城。阵还没有布好，张巡事先安排的30名骁将突然从城中杀出。叛军大溃而逃，收兵入保陈留，再不敢出来交战。
张巡总是能临机应敌，出奇制胜。在敌众我寡的形势下，始终能够以忠义激励将士，率千人之众，抗击数万叛军的进攻，坚守孤城雍丘4个月，取得了每战皆捷的惊人战绩。自此，张巡名扬天下，四周军民争相前来投奔，雍丘的实力得以补充。
八月，安禄山任命的河南节度使李庭望，亲率大军2万进攻雍丘。叛军距城东30里安营。张巡趁叛军扎营未稳，率精兵3000出击。叛军大乱，被斩杀大半。李庭望收军后连夜逃走。
十月初四，令狐潮与王福德又率领步、骑兵万余人进攻雍丘。张巡领兵出击，再次大败叛军，斩杀数千人，叛军败逃而去。
十二月，令狐潮率兵万余人扎营于雍丘城北。张巡领兵出击，又大败叛军，叛军逃走。
令狐潮、李廷望先后率叛军数万围攻雍丘，不仅数月未能攻下，反而连续吃了败仗，于是不敢再直接进攻雍丘，但却在雍丘四周开始了一系列坚壁清野的行动，以断绝雍丘的粮草援助，让雍丘不攻自破。十二月，叛军在雍丘以北筑城，设置杞州。又遣兵攻陷鲁郡（今山东兖州）、东平（今山东东平西北）、济阴（今山东定陶西南）。叛将杨朝宗率兵2万，准备袭取宁陵（今河南宁陵东南），以切断张巡后路。
在这种情况下，雍丘已经陷入绝境，决计守不住了。张巡审时度势，主动放弃雍丘，率马300匹、兵3000人转守宁陵，与睢阳太守许远、城父令姚訚等合兵。
当天，叛将杨朝宗率兵进至宁陵城西北后，张巡、许远派部将雷万春、南霁云领兵迎战。经过一昼夜的激烈厮杀，杨朝宗部大败，损兵折将万余人，死尸塞满汴水，顺流而下。杨朝宗收集残部，连夜逃去。
此时，身在灵武的肃宗也听到了张巡的大名以及辉煌战绩，下敕书任命张巡为河南节度副使，指挥江淮方面的作战。张巡认为部下将士有功，派遣使者向虢王李巨请求给予空名的委任状以及赏赐物品，而虢王李巨只给了折冲都尉与果毅都尉的委任状30通，没有给予赏赐的物品。为此，张巡写信责备李巨说：“宗社尚危，围陵孤外，渠可吝赏与赀？”（《新唐书·卷一百九十二·张巡传》）李巨不听。
此时，大唐整个平叛的形势经过几起几落，始终不够明朗。至德二年（757年）正月初六，安禄山被杀，形势似乎向有利于唐的方向发展。可笑的是，杀死安禄山的人，不是唐朝派去的武功高强的刺客，也不是战场上的某位英雄，却是安禄山的亲生儿子安庆绪。安庆绪杀父后，自己在洛阳称帝。唐军未能抓住这次叛军内讧的良机一举消除叛乱，反而让叛军史思明部重新夺回河北诸郡。史思明随后进围孤城太原，预备夺取河东，进而长驱直取朔方、河西、陇右等地。安庆绪以尹子奇为汴州刺史、河南节度使，率兵进攻睢阳（今河南商丘南），然后进一步向江、淮方向发展，夺取财赋重地。这样一来，双方争夺的焦点遂转移到太原和睢阳。唐军据守的这两个战略要地如有一处被攻克，其后果都不堪设想。
睢阳是江淮流域的重镇，在战国时为宋国，两汉时为梁之封国，汉文帝时增强梁和淮阳二国实力，广其封地，使“梁足以捍齐、赵，淮阳足以禁吴楚”（《汉书·贾谊传》）。七国之乱爆发后，梁王坚守睢阳，牵制叛军西行，使得名将周亚夫得以有机会袭击叛军的后路，从而一举击破。由此可见，睢阳在南北对峙格局中具有相当重要的地位。而安史之乱后，叛军势力极盛，北方残破，河北河南均为叛军所据，唐军的补给完全依赖于长江、淮河流域，守住睢阳，便能阻遏叛军向江淮方向深入，保证江南的完整。睢阳如若失守，运河便被堵塞，后果不堪设想。可谓一城危，天下危也。
至德二年（757年）正月二十五日，尹子奇率妫（今河北怀来）、檀（今北京密云）二州及同罗、突厥、奚等兵，与另一叛将杨朝宗会合，共计13万大军，进攻睢阳。睢阳太守许远（许敬宗曾孙。昔日唐高宗欲立武则天为后，众大臣谏阻，惟许敬宗促成其事，许敬宗因而被认为是奸臣）闻讯后，急忙派人到宁陵向张巡告急。张巡认识到坚守睢阳可屏障江淮的重要战略意义，立即亲自率军3000余支援睢阳，与许远合兵后，共有6800人。
叛军一到，便投入全部兵力大力攻城，势头极为凶猛，大有一战便取城之意。张巡鼓励将士，昼夜苦战，有时一天之内就能打退叛军20余次进攻。连续激战16昼夜后，叛军虽然人多势众，但也相当疲惫，终于退军。唐军初战告捷，士气大增。
许远以前只听过张巡的大名，此时亲眼见到他智勇兼备，便说：“远懦，不习兵，公智勇兼济；远请为公守，公请为远战。”（《资治通鉴·卷二百一十九》）于是二人便做了分工，许远负责调拨军粮、修备战具、居中应接等后勤保障工作，张巡全面负责战斗筹划，保卫睢阳。二人密切配合，胆肝相照，在危难中结下了生死之情。之后，肃宗下诏拜张巡为御史中丞、许远为侍御史。
三月，叛军大将尹子奇又率大军来攻睢阳。张巡对守城将士说：“吾蒙上恩，贼若复来，正有死耳。诸君虽捐躯，而赏不直勋，以此痛恨！”（《新唐书·卷一百九十二·张巡传》）意思是说，我受国恩，死所不辞，但念你们与我一起为国捐躯，而所赏不足以酬功，所以十分痛心。将士听后纷纷请求出战，情绪高昂。于是，张巡杀牛设宴，犒劳将士后，率全军出战。叛军看见唐军兵少，不以为意，都大笑不止。张巡亲手执旗，率将士直冲叛军大营。叛军其实兵多将广，但见到唐军来势凶猛，个个奋勇向前，一副不怕死的样子，惊骇之下竟然大溃。这一战，张巡杀叛将30余人，杀士卒3000余人，一直追出数十里之外。
五月，尹子奇增加了围城兵力，攻城更加猛烈。张巡见对方人多势众，便采取了疲敌之计，他经常半夜在城中鸣鼓，好像要整队出击的样子。城外叛军听到城内动静后，大为紧张，严加戒备。结果，一直等到天亮，也没有看到城中唐军杀出。叛军惊扰了一夜，已经疲惫之极，于是解甲休息。张巡立即与勇将南霁云、雷万春等10余将领，各率50骑兵，突然从城中杀出，直冲敌营，一直冲到尹子奇麾下，叛军大乱。就这样，张巡采取虚虚实实的办法，指挥兵士每每伺机出击。时而化假为真，时而化虚为实。时而又化无为有，神出鬼没，叛军经常一夕数惊，惶惶不安。
叛军中有一胡人酋长披甲，“引拓羯千骑麾帜乘城招巡”。（《新唐书·卷一百九十二·张巡传》）张巡暗中派数十名勇士从城上沿绳索而下，躲在城外的护城壕中，每名勇士都配有钩、陌刀、强弩等兵器，并事先约好：“闻鼓声而奋。”胡人酋长带着人马，又到城墙下来耀武扬威，劝说张巡投降。此时，城上鼓声忽然响起。数十名勇士听到鼓声，立即跃出沟壕杀出。胡人酋长及其随从来不及抵抗，全部被擒获。后面的叛军还不知道前面的胡人酋长怎么莫名其妙地就出事了，还赶来想要救人，但被城墙上的强弩射退。过了一会儿，藏在护城壕中的唐军勇士顺城墙绳索爬回女墙。叛军这才知道其中的原由，大为惊愕，从此不敢轻易靠近城墙。
张巡见睢阳久被围困，想到擒贼先擒王的道理，决定射杀尹子奇，以此来解睢阳之围。不过，唐军方面没有人认识尹子奇。张巡心生一计，命人将蒿草削作箭头，射向叛军。被射中的叛军诧异自己没有受伤，发现箭头是蒿草后，十分高兴，以为城内箭已经用完，立即拿着箭去向尹子奇报告。站在城头观察的张巡因此认出了尹子奇，让神箭手南霁云放箭。南霁云弯弓搭箭，正中尹子奇左眼。尹子奇几乎摔下马来。主将受伤，叛军顿时乱作一团。张巡趁势率军杀出城去，叛军大败，尹子奇带伤败退，差点被活捉。睢阳之围因此而解。
『注：南霁云，生于魏州顿丘（今清丰县）南寨村一个农民�