赫雷城次日，薛世杰自告奋勇带三千义勇军乘运煤火车沿铁路东进，他坚持认为必须赶在蒙古政府做出决断之前给予这条露西亚恶犬致命一击，否则李大同的主力很难在这个贫瘠的国度站稳脚跟。
进攻乌兰巴托的战斗比占领阿尔拜赫雷还要轻松，驻守这座城市的蒙古军仅有五千余人，大部分都部署在城外。义勇军没有理会这些酒鬼，而是直接从火车站货场发动突袭进攻，先拿下总统府和大呼拉尔议会，然后分遣精干小队炸毁电视台、广播电台、发电厂和自来水厂。蒙军卫戍部队行动迟缓，听到城内传来枪炮声后用了足足两小时才完全集结进入城中驰援。
义勇军主力兵分两路，一路在城中拦截伏击援军，另一路绕道奇袭蒙军兵营。遭到伏击的蒙军并未陷入惊慌失措，相反，他们在强大火力压制下居然成功组织了两次反击，两次突破义勇军的拦截阵地，蒙古勇士悍不畏死的优点在这场战斗中表现无遗。
亲自指挥这场战斗的薛世杰急令伏击部队散向两翼，将蒙军前锋放过去，释放其冲击力后再从两侧给予火力杀伤。突破敌阵的蒙军先锋冲得太快，压根没顾后面的重机枪和迫击****军，结果其后翼遭到从城外攻克兵%