帖木儿利用瓦刺的卫拉特部，加上自己少量的军队攻击鞑靼，其实也是看到使其臣服无望，暂时起到一个牵制的作用，不是万不得已，他是不会和鞑靼正式开战的，因为帖木儿也是游牧人出身，知道在草原上相互追逐，是多么的浪费时间，如果能找到主力决战还好些，否则光是游击，就可以让帖木儿耗尽元气。
在马哈木、太平、把秃字罗三人率军出征的同时，他也率领主力进军沙州地区。他不怕马哈木、太平、把秃字罗三人背叛他，是因为瓦刺即后人们所称的“卫拉特”。因众多游牧于大漠以西，故又有“漠西蒙古”或“西蒙古”之称，与成吉思汗“黄金家族”有世婚关系，在蒙古国中一直享有“亲视诸王”的特殊地位，在蒙元时期，该部中因有许多人支持阿里不哥和海都反对忽必烈，基本上和忽必烈一系是世仇关系，一副不死不休的局面。
帖木儿的前锋骑兵大约八万人，是十月初四完成对沙州的包围。在初五的凌晨开始了攻城。他不能再等了，只能趁严寒到来之前，争取向南方扩展一些，那样至少可以让部分将士避过沙漠肆虐的寒风。
因为时间充沛，宋晟已经将兵力收缩，把沙州布置成沟壑纵横、不便于骑兵的进攻的地区，这里南枕气势雄伟的祁连山，西接浩瀚无垠的罗布泊荒原，北靠嶙峋蛇曲的北塞山，东峙峰岩突兀的三危山。是个群山拥抱的天然小盆地，党河是沙州唯一的水源供应。
所以帖木儿将主要的攻击点集中在鸣沙山地带和党河两岸及其下游地带。用骑兵对矮小的城垒进行猛烈的冲杀。
对于帖木儿骑兵毫无预兆的到来，这是宋晟没有思想准备的。当他来到城楼巡视。正在准备与攻城的敌人顽强抵抗的部将们都对他诉说：
“帖木儿的骑兵要比蒙古迅猛，冲起来又快又猛。单靠矮小的城墙是挡不住的。如果让他们突破沟壑冲到城下来了，就更不好办了。他们可以爬城，可以用炸药炸城垒。”
默默听着这些话，也认为这确是危险的关键所在，需要想出对付的法