三寻、王邑带领四十二万新朝军队，南下进攻起义军，对昆阳形成了包围。昆阳周围的农民起义军看到敌人来势汹汹，难以抵挡，都纷纷退到昆阳城里。有的将领认为敌众我寡，阵地守不住，主张放弃昆阳，把队伍分散到各地去各自为战。担任太常偏将的刘秀反对这种做法，他说：“如今我们兵少粮少，敌人十分强大。如果我们集中力量打他一路，还有胜利的可能；分散兵力，只能进一步削弱自己，势必被敌人各个击破，全面崩溃。昆阳是首当其冲的要地，如果昆阳失守，一天之内，其他地方也都会被敌人占领。因此我们只有同心合力，保卫住昆阳，挫伤敌人的锐气，才能够把新军打败。”起义军其他将领听刘秀这样说，认为很有道理，决定坚守昆阳。
     这时候，侦探回来报告：王莽的新朝军队已经到了昆阳城北，队伍有几十里路长，只见一路上烟尘滚滚，旌旗蔽天，望不见队伍的尾巴。这时候，昆阳城里的起义军只有八九千人。起义军领袖王凤、王常和刘秀等人商量，决定由王凤、王常全力守卫昆阳，派刘秀和宗佻[tiāo]、李轶[yì]等十三人，黑夜里骑着快马从南门冲出去，到附近地区去组织援军。这时候，王莽的新朝军队已经有十万人抵达昆阳城下。他们看到有人从城中冲出来，知道是去救援的，就赶快过来拦截。刘秀、宗佻、李轶等十三人奋勇作战，杀退了一批又一批敌人，终于冲了出去，分头到了郾城和定陵。他们把两地的几千农民起义军统一组织了起来，由刘秀率领着去援救昆阳。再说昆阳外边。王邑、王寻的新朝军队已经团团围住了昆阳城。王莽的纳言将军严尤给五邑提出建议，他说：“昆阳城虽然小，但是很坚固，轻易不能攻破。
     反军的头子更始皇帝刘玄在宛城一带，我们应当用主力去打他，把他打败了，昆阳就可以不攻自破。”可是王邑不接受严尤的意见，一定要先打昆阳。他把四十二万大军全都压向昆阳，把小小的昆阳城围了几十重。只见昆阳城外旌旗蔽野，尘埃蔽天，军号军鼓的声音几十里以外都能够听得到。王邑、王寻还调来了攻城用的云车、撞车和楼车。云车是十几丈高的了望车，居高临下，能够把城里的情况侦察得一清二楚。撞车是冲锋陷阵用的战车，能够用来冲击城墙。楼车是弓箭手用来向城里射箭的战车。王莽的新朝军队，几乎把一切精良的武器设备全都用上了。他们还派遣了一部分士兵，专门挖掘地道，想从地底下打进城去。王凤、王常指挥昆阳城里的汉军，紧闭城门，守住险要的地方。城外敌人射来的箭，像雨点一般倾泻到城里。
     人们要到井里去汲水，都得头上顶着门板，抵挡飞箭。守城的士兵选好地形，隐蔽自己，坚守住自己的岗位。王莽的新军接近城墙，想要爬城的时候，城上的滚石檑木像冰雹似地打将下去，打得他们头破血流，抱头鼠窜。昆阳城里的汉军这样艰苦奋战，死守了一个多月，打退了敌人一次又一次的进攻。到六月里，刘秀率领的援军赶到了。他们在离开新军大本营四五里的地方扎下营寨。刘秀亲自带着精兵，从背后攻打新军。王邑、王寻听说刘秀只调来几千援军，不禁哈哈大笑，他们用轻蔑的口气对部下说：“刘秀只搬来几千援军，这不是拿鸡蛋来碰石头吗？”他们下令派出几千兵马去对付刘秀的援军。新汉两军对阵的时候，刘秀一马当先，冲向敌阵，士兵们见主将这样勇猛，也都纷纷拿起刀枪，呐喊着像猛虎一般冲杀过去。王邑、王寻率领的新军，没有料想到汉军这样厉害，他们的阵脚被冲乱了，后退了好几里才站住脚跟。这一仗，刘秀的汉军消灭新军一千多人。
     以后几天，刘秀选择敌人力量薄弱的地方继续进攻，又消灭了许多敌人。这时候，宛城已经被起义军攻了下来，但是刘秀并不知道。为了虚张声势，恫吓敌人，刘秀派人假装成从宛城来的使者，向昆阳城里送信，信上说进攻宛城的汉军已经取得胜利，马上就要乘胜开来支援昆阳。他叫这个送信的假使者故意把信丢在路上，让敌人捡走。捡到书信的人拿去报告，王邑、王寻看后大吃一惊，他们认为，如果攻打宛城的汉军增援到昆阳来，自己这方取胜的希望更少了，原来那种汹汹的气势已经下去了一半。昆阳城里的守军听到城外喊杀的声音，从城墙上望见敌人队伍开始动乱，知道援军已经到来，就积极准备反攻，里应外合地夹击敌人。决战的日子到了。