由于沙州孤悬于外，城中缺乏粮秣和关键的火药，而准噶尔军却在攻略伊犁河谷、喀什及费尔干纳一带以后，装备起了颇有规模的轻型火炮部队，在火力上反而占据优势。
守城战的形势相当危急，即便张国武动员了一批沙州土著豪族助战，在兵力上还处于极大的劣势之中。
为了扭转局势，特别是摧毁准军的火炮，他决定亲自出城，带领一批精锐选锋，携带锤子、铁钉等工具，趁夜袭营，捣毁准部火炮。
当时张国武的左右都尉，都劝说他沙州城中人心不附大顺，一旦将军亲自出城，城内守军无人主持，土著豪族很可能趁机起兵作乱，开城迎接准部，如此则大事去矣，不如留在城中，勉力防守，等待援军来救。
但张国武坚持认为沙州城小，兵力单薄，缺衣少食，准部又装备有一批火炮。现在是因为顺军将士守城防御较有成效，体现出了相当的战斗力，张国武和城中豪族神前盟誓，才能暂时稳定民心。
一旦守城战发展到更为艰难的后半段，这些和张国武神前盟誓的土著豪族们，随时都有可能翻脸不认人，杀掉城内的汉人将士后开城投降。
所以必须趁着守军士气军心尚在时，出城逆袭，起到扭转乾坤的作用。
而且张国武认为准部兵马规模甚大，还携带了大量大车、帐篷、牛羊和妇孺老弱，显然是举族迁徙，营中纪律一定很差，夜袭必有奇效。
准部大将车臣又自恃兵力强大，一定认为城中守军不敢出城逆袭，绝无过于严密的防备，此时出战，必定收得奇效。
张国武下定决定以后，即在全城招募了汉回蒙各族精锐选锋四百人，准备于当夜打开城门出战。
但是傍晚时便有同张国武熟络的当地商人，向他密告有知情者悄悄出城，要把顺军今晚将要夜袭准部、摧毁其火炮的消息透露给了蒙古人。
张国武闻讯以后，当机立断，决定改变计划，立刻在傍晚时便出城袭击。他认为准部即便此时获得消息，也一定还没有改变兵力的部署，一定没有做好应对奇袭的准备。
机不可失时不再来，张国武立即携带选锋数百人打开城门，在太阳落山的那刻便对着准部大营发动了突然袭击。
这一逆袭收效奇佳，车臣刚刚获得了顺军将要夜袭的消息，正在半信半疑间调整大军的部署，军队尚处在调动期间的混乱中时，便突然遭到顺军攻击，准军将士多无所适从，顿时大溃。
张国武亲自突击，左冲右驰，成功带队杀入准军炮营，将其携带的众多轻型火炮纷纷用锤子、铁钉钉死以后，又全力突围，安全返回沙州城中。
经此一战，沙州守军士气大振，那些原来还在观望的土著豪族，也开始大力支持守军。准军则由于火炮被顺军摧毁了三分之一，士气低落，再无强攻之意，只能改为长期围困。
为了长期围困沙州城，车臣不得不命令其大军各帐，除留下必要兵力围城以后，其他妇孺老弱和大批牛羊，则在一部分军队的保护下前往哈密周边各地游牧。
这便给了出关西行远征，全力救援沙州、哈密二城的李懋亨以绝佳的反击机会。
李懋亨出嘉峪关后，先前往瓜州。他发现准噶尔部联军攻破瓜州城后，并没有占据这座城市，只是大肆劫掠，毁坏城墙以后，便撤离瓜州继续寻找草场游牧了。