当天夜里二鼓时分，官军营外一里许突然响起炮声。至到天明查看，是满贼留下一纸文书，说是允许他们在石城居住，免纳粮差，奏闻朝廷，饶他们罪等。众将看完，都认为这是满贼的缓兵之计，不能信。但石城凶险不可贸然轻进。项忠让军中一个擅长画地图的军士画出石城地形图，然后根据地形兵分六路一起进发。大家约定十二日各路官兵派出少许精兵先试探进攻，探明满贼虚实，探明地势，到十三日再大举进攻。
到十三日，伏羌伯毛忠激励手下：“叛贼能有多少？他们会有多强的战斗力！我们应当迅速进兵剿灭他们。”
各路官军按原计划分兵夹攻石城。战前约定，听到炮声就进攻，看见烟冒起来就回。
伏羌伯毛忠督促手下四千精锐骑兵由木头沟直抵炮架山下，一路抢山夺险，斩获甚多。敌军后撤，毛忠领兵紧追不舍,冒着流矢飞石连夺山北三座山头、山西两座山头。伏羌伯侄子毛海更是一马当先，无人能敌。孙子毛铠张弓射箭，箭无虚发。而项忠等将领也攻克石城东边的山峰，各路官军会师，直逼石城，并攻破石城的东西二门，擒斩无数。官军奋勇向前，叛贼惶恐，纷纷窜逃。眼见大功告成，忽然昏雾升起，军哨误以为举烟，乃传令停止攻击。叛军乘机聚合余众,以死决战。毛忠率兵孤军与贼相持，从早至晚，已历经大小十余次交战，弓矢皆尽，但仍力战不已。就在这时不幸发生：正在冲锋陷阵的伏羌伯不幸为流矢所中，退至半山而牺牲。天陨将星，可怜老英雄命丧贼手，时年七十有五。伏羌伯侄子毛海、孙子毛铠不顾一切上前救老英雄，毛海战死，毛铠跃马奋勇杀敌，后被叛贼捉住。
穷凶极恶的叛贼竟然将毛铠断指裂额，问：“看你还能不能再射箭?”毛铠傲然不屈，最后壮烈牺牲。
这时的鲁鉴带领庄浪土兵千余人随项忠出战。听到伏羌伯战死，刘玉也被包围，诸军想退。鲁鉴知道这个时候稳定军心最为重要，“为伏羌伯报仇！”他大吼一声，一马当先，杀向敌阵。骁勇善战的鲁家军叫喊着紧随其后。来势汹汹的叛贼一见鲁鉴带领鲁家军奋不顾身奋勇杀来，这才乱了阵脚。就在鲁鉴奋勇当先，冲入敌阵当儿，一发流矢击中鲁鉴大腿，接着一颗飞石砸到腰部。鲁鉴顾不得疼痛，挥师掩杀。项忠也当机立断，斩杀一退却的千户长示众，各路兵士这才掉回头拼死力战。叛贼抵挡不住，撤入石城。刘玉方得获救。官军乘势布兵团团包围叛贼。
当夜，项忠等来到帐中看望鲁鉴，他们对鲁鉴及鲁家军英勇善战大加褒奖。看到鲁家军骁勇善战，项忠特让鲁鉴率领鲁家军作为中军前锋。从此以后，在征讨满四的战斗中，鲁鉴率领鲁家军千余人出为前锋，入为后殿，几乎天天与贼作战，至夜方回。
再说伏羌伯毛忠生长系陲，知边情，由校尉至大将，屡经大战恶战，奋勇杀敌，敌所敬畏。他爱抚士卒，严于军纪，他以七十五高龄战死疆场。明宪宗闻讯，极为震惊，悼嘉叹之，赐祭葬，追赠奉天翊运宣力武臣，特进荣禄大夫、柱国、追赐伏羌候，谥号武勇，子孙世袭伯爵。
成化帝派太监怀恩、黄赐与兵部白圭、程信等人在朝中和大学士彭时商议，如何派京军前往增援。彭时说：“满四四出攻抢，锋芒确实不可阻挡，但今已退入石头城以求自保，我军已将石城层层围困，困兽早晚被擒。”
程信反驳说：“你怎么知道项忠能生擒满四，不需要京师增援？”
彭时说：“项忠已形成围攻之势，京师今日出发，何时能到石头城？”
程信说：“明年春天。”
彭时说：“既是这样，援军是远水救不了近火。战事的胜负在今年冬天就见分晓，石头城攻克之时，援军还在路上。”
程信听了大怒，说：“项忠若是失败，必斩彭时、项忠俩人，然后再出师石头城。”
彭时不管程信发怒，当即决定援军不用出发，石头城战事由项忠全权负责。
这时,项忠的奏本也送到了北京。他不但认为京军脆弱不足恃,而且担心朝中再派来一员大将,反而在决策上多了一层牵制。项忠说,他所调集的军队及招募的义勇人等有二万三千四百多人,足以平灭满贼。为封住在京将领的借口，项忠特别指出:“今秋特别寒冷,如果又调在京并各处官军,路途遥远不说，恐冬初河冻,贼得远遁。”他决定在九月十九日统领军队分数路向石城挺进,先在离石城一、二十里处扎营,各置烽火号炮,相互接应,对石城构成围困态势。然后断其水源,烧其野草,扼其要路，招其协从，以收万全之功。
恰恰在这段时间,有彗星在台斗星位出现。朝中很多人说其对应于秦地，这次出师不利。钦天监灵台郎贝琳还专门为此事上疏,说用兵违于天时。这种舆论,不但给京师,也给远在固原的军队造成了心理压力。越是紧要关头,越能显示有为者不同寻常的坚韧性。鲁鉴对项忠说：“唐德宗时李晟讨伐叛藩朱泚,荧惑守岁,也有人说不利于用兵,但李晟坚持进兵,击溃朱泚,收复长安，可见天道不违人意。”项忠大为高兴。
各路大军把石城围得铁桶而一般，直逼贼巢。满四见官军夺了水口，自觉心慌，几番奋勇杀下山来要夺水口，怎当得项忠亲自披着甲冑立于矢石之下，那矢石如雨点般射将下来，项忠毫不畏惧，亲自督战，再不后退半步
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