没有办法，只能又退守北面的明光宫、北宫和桂宫。西凉军锲而不舍，很快就撞开了宫门，又尾随着盟军追入三宫。
在未央宫和长乐宫中进行激战时，郭嘉进言，说盟军有可能会火烧二宫，以来阻挡西凉军的攻势。刘范大笑，说皇甫嵩为人愚忠，绝不会轻易烧掉这两座对大汉意味深远的宫殿。果然，皇甫嵩乖乖地退出了二宫，二宫整个都落入了西凉军手里。未央宫和长乐宫的面积就占了长安城的一半的面积，在其北的北宫、桂宫和明光宫都很小，夺下三宫并不难。
刘范派遣一部西凉军数千人，前去占领了北宫、桂宫和明光宫之间的街道，将三个宫分割开来，然后再集中兵力逐个击破。官军被分割在三宫之中最大的明光宫，鲜卑军被封闭在桂宫，乌丸军被逼进了北宫之中。只要先攻败了三军之中最强大的官军，弱小的鲜卑军和乌丸军就可以一鼓而下。但在一片混乱之中，刘范分辨不出官军在哪里，皇甫嵩在哪里。