Жители Нишапура стали понимать, что дело приобретает серьёзный оборот, и что на этот раз пришли не те войска, с какими они сталкивались до этого. На городских стенах у них было установлено три тысячи исправных арбалетов, три сотни камнемётных машин и баллист, запасено необходимое количество снарядов и нефти. От страха их души ушли в пятки, а колени задрожали. Они стали искать возможность спасения и послали к Толуй-хану главного кади Рукн ад-Дина Али ибн Ибрахим аль-Мугиши. По прибытии к хану он стал просить пощады для жителей Нишапура и согласился платить дань. Это не помогло и не произвело никакого впечатления, а ему самому не позволили вернуться.

Ранним утром в среду 12 числа месяца сафара (7 апреля 1221 года) начался штурм города, и жители яростно сражались в плоть до полуденной молитвы пятницы. К тому времени ров заполнили в нескольких местах всем, что было доступно, а в стенах появились бреши. Самым ожесточённым был бой у ворот Погонщиков верблюдов и в башне Кара-Куш, там, где находилось больше воинов. Могуллы установили свое знамя на стене Хусрау-Кушк и, поднимаясь наверх по установленным лестница, сражались с горожанами на крепостному валу. Одновременно штурмовали ворота Погонщиков верблюдов, также взбирались на укрепления. Битва продолжалась весь день до наступления ночи, а они продолжали лезть на стены и сбрасывать с них людей.

К приходу ночи субботы все стены и укрепления были заполнены могуллами. Толуй-хан в тот день был в трёх парасангах от Чангарака. После захвата стен могуллы спустились со стен и начали грабить и убивать. Горожане продолжали сопротивляться, рассеявшись по домам и дворцам. Могуллы искали Муджир аль-Мулька и нашли его в подземном ходе. Он начал грубить захватчикам, и они предали его позорной смерти. Татары выгнали всех оставшихся в живых, мужчин и женщин, из города на равнину. В качестве мести за смерть Тогачара было приказано разрушить город до самого основания, чтобы это место можно было перепахать, и во исполнение мести в живых не оставили даже кошек и собак.

Дочь Чингисхана, бывшая главной женой Тогачара, въехала в город со своей свитой, и они добили всех уцелевших за исключением четырёхсот человек, которые были мастерами в разных видах деятельности и увезены в Туркестан.

После расправы Толуй оставил эмира с четырьмястами таджиков, чтобы они отправили вслед за мёртвыми всех живых, которых найдут, а сам собрался проследовать в Герат.

Дома и жилища сравняли с землёй, огромные дворцы были разграблены и разрушены до основания, особняки навсегда лишились своих богатств, замки были превращены в золу, а многие земли превратились в пустые долины.

Ата-Мелик Джувейни описывает взятие Мерва и событий, предшествующих этому следующим образом:

«Султан Мухаммед отстранил от должности везира Муджир-ал-мулька Шереф-ад-дина Музаффара по причине преступления, совершенного его дядей, поручил эту должность сыну Наджиб-ад-дина, кыссэ-дара (Кыссэ-дар – «рассказчик»), который назывался Беха-ал-мульк. Муджир-ал-мульк находился в свите султана до того времени, как разбитый султан бежал из Термеза. Куш-тегин-пехлеван отправился за советом к придворным, которые находились в Мерве, и передал сведения о смуте, раздоре и выступлении иноземного войска. Вслед за тем пришел указ султана, украшенный подписью и печатью и обрамлённый трусостью и бессилием такого содержания, что военачальники, солдаты и ремесленники должны укрыться в крепости Марга, а дехканы, которые не имеют возможности сняться с места, пусть останутся на месте и, как только появится татарское войско, пусть выйдут для приветственной встречи, чтобы сохранить жизнь и имущество, примут коменданта и повинуются приказам могуллов. Страх, чувство растерянности и сомнения овладели людьми.