总共才二十多天的功夫，吴哥王国南半部的主要城镇先后被唐军占领，吴哥军队损失过半，吴哥国王阇耶跋摩一方面收拢溃兵，一方面苦思破敌之策。
阇耶跋摩认为，唐军的的优势在于强大的水军和精良的火器，吴哥军如果硬碰肯定不是对手，必须避实击虚。阇耶跋摩最后决定化整为零，发动全国各地的军队沿途不断偷袭唐军，但是又不硬碰，用游击战来消耗唐军。
镇南军占领金边城以后，水军溯洞里萨河而上，陆军则沿着洞里萨河北岸前进，向吴哥城进发。唐军在沿途不断受到吴哥小股敌军的袭击，当唐军攻击时，这些吴哥军立即撤退，当唐军继续进军时，这些吴哥军继续袭扰，搞得唐军非常疲惫。
吴哥军还经常搞夜战，在唐军宿营时派出军队过来偷袭，甚至还有吴哥水军划着小船趁夜接近唐军战船，扔出一些火油到唐军战船上，然后射出火箭点燃，烧毁了唐军好几艘战船。
王之孝认为擒贼擒王，只有打下吴哥城，捉住吴哥王，这些散兵自然消散，所以命令唐军加快行程，直奔吴哥城。吴哥城位于洞里萨湖的北岸一带的平原上，距离湖岸约十公里，超出了水军炮火的射程，只能采取陆上进攻的方式。
唐军的陆上部队从东南方向接近吴哥城，而后对吴哥城方向进行防御，水军则卸载一些重炮和物资，为进攻吴哥城做好准备。
阇耶跋摩收拢了大量的溃兵，加上原来的守军，共聚集了6万军队防守吴哥城，并加固城墙，准备了抛石机和大量的火油，决定和唐军决一死战。
王之孝派人侦察了一番，觉得吴哥城兵力较多，防守严密，要想彻底解决难度较大，决定采取“围三缺一”方式，击败吴哥守军。
王之孝此次出来，带了7个襄人团，前面已经留下三个团，还剩四个团，他决定在城东、城西各派两个团进行佯攻，镇南军在城南进行主攻。
镇南军准备充分以后，先让城东的部队发起进攻，两个襄人团向吴哥城缓缓推进，在距城60丈左右的位置停下，准备利用火力优势进攻城墙上的吴哥军。
没想到唐军开始射击不久，吴哥军用抛石机先后抛出一些点燃的火油包，这些火油包落地以后当即破裂，燃烧的火油在唐军阵形中飞溅，不少襄兵被烧死烧伤，城东的唐军被迫撤退。
王之孝发现，吴哥军的准备更加充分，远非林邑军可比，决定暂缓进攻，考虑破敌之策。王之孝到城东现场查看了一番，发现吴哥军抛出的火油