孙部偷袭没有成功，但仍环城三面强攻不舍。马鸿宾冒险督战，抵御了一昼夜没有离开阵地。孙部又调集重炮猛烈轰击。城内民房多有被炸毁，死伤百余人，哭声连天，凄惨万状。马鸿逵见情势紧急，大为吃惊，由卫士扶持避入地下室。马步芳则早有戒备，拂晓时听到紧急军号声，便立即乘汽车逃往城外后方马禄驻防的地区，待孙军攻势缓和后又悄悄返城。
午后，正当孙军攻城猛烈，守军难支之时，兰州方面朱绍良派三架飞机飞往姚伏堡、李家堡、满达桥等处，向孙军驻地进行轰炸。激战到下午，孙军突然退去。原来是孙殿英早已面许杨干卿为宁夏警备司令，其亲信团长卫曰功不服，攻城之际，杨干卿奋勇当先，卫曰功却率部后退，以致牵动全局。孙殿英怕引起内讧，急令收兵。孙展英此次攻城又未能得手，非常气愤。之后，他将大部分兵力调集宁夏附近，准备发动第二次攻击。
宁夏城三面被围，形势紧迫。马步芳也大为不安，电调第二旅马继融部和独立骑兵第二团及一个炮兵营迅速增援。马麟也派长子马步荣率青海省政府手枪团同时出发，并致电马鸿逵：“孙殿英目无中央，抗命西犯，吾兄率先加讨，屡挫凶锋。弟令儿辈负弩前驱，援兵接踵，旌旗相望，仰仗虎威，必奏全胜。”对马鸿逵进行鼓励。
马鸿逵见青海援兵已到，心里非常高兴。为了表示对马步芳的信赖和对援兵的感谢，就将宁夏城防交给马继融。马步芳看到马鸿逵能器重青海军将士，心中大喜，来了精神，即派马继融旅参谋长王剑萍率马步融团防守城西、城南；派马步荣率手枪团和炮兵营防守城东、城北；由马继融负责城防总指挥。
2月17日，宁夏城北郊的北塔阵地换防，由马步芳部新编第九师第二旅第二团马瑜接防。马瑜年轻，马步芳恐有疏失，命马继融前往指挥。孙部刘月亭得悉北塔换防，以新接防未稳，且欺马瑜年轻，认为青海军不似宁夏军顽固，便派出两个旅夜间对北塔阵地进行攻击。进攻的炮火十分猛烈，没多少实战经验的马瑜惊惶失措，趴在战壕沟里不敢抬头。马继融指挥全团坚守阵地，并向马步芳求援。马步芳急令韩起功旅进攻孙军右翼，马步銮、马忠义两团合击孙军左翼。马鸿逵也派步兵炮兵配合作战。孙军三面受敌，遂受重创，大败而退。
孙殿英进攻宁夏本想着速战速决，结果却是久战不决。经过几番较量，孙军几乎已是强弩之末，而诸马联军取得一系列胜利之后，却是士气更旺，令孙殿英大伤脑筋。为了截断四马联军的粮道，孙殿英命杨猴小子率所部骑兵师向宁夏后方杨和堡、王洪堡、朱家寨、李俊堡一带进行扰乱。驻守杨和堡的是马步青部之马禄旅。旅长马禄早年在青海贩运枪枝、弹药等，在后套与杨耀峰（杨猴小子）相识，结义为兄弟。此时，二人暗取联络互不侵犯，杨猴小子到这一带后游而不击。孙殿英又派了两个骑兵团督促杨部，袭占了王洪堡。王洪堡失守，马步芳认为是马禄疏于戒备所致，但马禄是马步青的部将，马步芳为免兄弟矛盾，也不便深究。
