李纲接受任命后，与同知枢密院李棁出来，当夜就住宿在尚书省。结果半夜时分，宋帝赵桓又听从宫人的诱惑，准备早上出逃。
第二天早上，李纲入朝，看见禁卫士兵擐甲执戈，乘舆服御，皆已陈列，六宫襆被正准备往马车上装载。
李纲厉声问禁卫士兵说：“各位弟兄们！你们愿以死守宗社吗？还是跟随他们出逃呢？”
士兵们都说：“愿以死守！”
李纲出来，与殿帅王宗濋等人进去见宋帝赵桓说：“陛下已经答应臣留下，今天怎么又要出行呢？将士六军的父母妻子，他们全在都城，大家都不愿意留下他们而自己逃走。这些士兵万一中道奔散逃跑，谁还会为陛下守卫呢？况且敌骑已经逼近，他们知道乘舆之去未远，以精兵健马疾追，拿什么抵抗他们呢？”宋帝赵桓这才感悟了，命令不要出城。
李纲赶紧传旨对左右说：“圣上已定下守城了，再有敢说逃跑的人立即斩首！”于是赶紧出传圣旨，禁卫军将领皆拜伏大呼万岁。
天亮之后，宋帝赵桓亲临宣德门，百官将士班楼前集合。宋帝赵桓亲自劳问将士，鼓励大家坚持固守。又派合门官把皇上的问候宣谕六军，将士们都感泣流涕，于是大家都同仇敌忾，下决心固守京城了。同时，朝廷赶忙派遣使者督促诸路勤王兵入援。
这时高忠义听说朝廷起用李纲守卫京城，也赶紧赶往京城勤王，帮助李纲一臂之力。在京城西侧，恰好碰到了几匹逃逸出来的骏马，高忠义看准其中的一匹黑色高头大马，一跃而上，骑上它飞奔京城去了。
见了高忠义，李纲喜出望外，说到：“没想到贤弟竟然来了。这里许多文武大臣都是逃的逃、躲的躲，你是一介白衣散官竟然来了，真是令人敬佩。”
高忠义说到：“相公过奖了。我只不过是想助你而已，也算是保卫家园啊。”
李纲问道：“贤弟有何良策呢？”
高忠义答道：“不在其位不谋其政。朝廷大政方针已经制定好了，我只是去执行就可以了。我是白衣散官，不能统领兵帅，只能做些力所能及的事情啊。”
李纲见他这么说，只得说道：“我知道兄弟武功高强，才思敏捷，又是行走江湖的，见多识广。不若先在京城跟随军民守城落脚，有用得着兄弟的时候再招呼你。”
于是高忠义也加入守城军民搬运滚木、石头、修建防御工事的队伍中去了。
到了下午，金元帅完颜宗望带领大军已经到达京城西北，屯驻在牟驼冈。这里曾经是宋廷军马的天驷监，军马的粮草、豆子等物资堆积如山。当年郭药师来朝廷时，经常在那里打马球。现在金兵攻过来，郭药师就引领他们，直接奔赴到这里。
由于当时宋军溃败时，烧毁了桥梁，金人现在渡河，速度很慢，只能利用小舟船每次装载十来人渡河，经过五天五夜，骑兵才渡完，而步兵还没有集结好。就这样一边集结一边渡河，又好几天才渡完。
金人占据牟驼冈后，得到宋廷的骏马两万匹，物资更是不计其数。宗望笑着对沈琯说：“宋廷可谓无人啊，若以一二千人守河，我辈岂得渡过河吗？他们这些军马粮草岂能白白送给我们吗？”许多宋军将领看到这种情况，气得痛哭流涕。
自从皇帝登城楼守御之后，京城军民就加紧时间准备城墙四周的守备。
宋帝赵桓又任命李纲为亲征行营使，允许他便宜从事，全权指挥。
李纲于是安排，城墙上每隔一百步用兵一万二千人，而保甲、居民、厢军这一类的人员不用参与，他们只负责修楼橹，挂毡幕，安炮座，设弩床，运砖石，施燎炬，垂櫑木，备火油，做些防守之具的准备工作。
城池四壁各以从官、宗室、武臣为提举官，其它城门皆以中贵大小使臣分地而守。又团结马步军四万人为前后左右军，中军八千人，有统制、统领、将领、队将等，日夜抓紧时间进行操练。命令前军居通津门外，守护延丰仓，这个仓库里面有豆粟四十馀万石，其后勤王之师集城外者，就得靠这些粮食养活。命令后军居住在朝阳门，占领樊家冈，使金骑不敢靠近。而左、右、中军居城中以备缓急。经过紧张准备，治、战、守的安排才刚刚完毕，而敌兵就已经抵达城下了。
这一天上午，金人攻打宣泽门，以几十条火船顺流而下。李纲登临城上，募集两千人的敢死队，再布置铁拐子于城下，敌人火船到跟前，就以长钩钩住它，举起大石块砸碎它。又于护城河中流排置杈木，再运来蔡京家山石叠放在门道间，就水中斩获百馀敌人。
中午，金军攻通天、景阳门一带非常猛烈。皇帝任命李纲督将士防御，李纲请求再带领禁卫班直善于射箭的一千人名士兵跟随他。敌人方才渡壕，以云梯攻城，禁卫班直士兵乘城射之，金兵皆应弦而倒，宋军将士无不神勇。
宋军士兵对待金人，近前的以手炮、檑木击打他们，远的以神臂弓射击他们，又远者以床子弩坐炮轰炸他们。而金人有乘筏渡壕而淹死的，有登梯而坠下摔死的，有中矢石而踣倒的，死伤纷纷甚众。李纲又募壮士数百人缒城而下，烧云梯数十座，斩获酋首数十级。敌人又攻陈桥、封丘、卫州等门，矢集城上如蝟毛，李纲登城督战，宋帝赵桓派遣中使劳问，手札褒谕，赏给将士们内库酒、银碗、采绢等以颁将士，将士人人皆欢呼。从早到晚，杀获几千金人，敌人于是撤退了。这一仗，武泰军节度使何灌壮烈牺牲了。
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