朱棣接到铁铉的箭书之后，初时颇为高兴，以为城中守将迫于形势，害怕丢了性命，要向自己投降，急忙打开回信，没想到这封信原来是铁铉抄写的“周公辅成王论”一文。铁铉意欲借此文劝说朱棣要效仿辅佐侄子治理天下的周公，忠心辅佐侄子朱允炆，不要妄图兴兵作乱，铸成大错。
朱棣读信之后，心中大怒，亲手将铁铉书写的回信撕得粉碎，下令攻城。铁铉和盛庸率领手下的将士拼死守城，杀伤燕军甚众，力保济南城不失。朱棣愤怒欲狂，亲自督战，命令燕军须得将济南城攻破。怎奈燕军折损甚众，仍然无法破城，而南军援兵将至，朱棣没有法子，竟然打算掘开黄河大堤，引黄河水灌城。
细作探听到朱棣的阴谋之后，急忙逃回城中向铁铉禀报此事。盛庸等将军听到这个消息之后，人人大惊失色，以为一旦朱棣引黄河水灌城，济南城将化为泽国，全城军民无一人可幸免于难。铁铉知道这个消息若是传了出去，济南城内军心动摇，城破不可避免，是以他严令诸将不得走漏消息，同时为了避免朱棣引黄河水灌城，打算以诈降之计, 引诱朱棣入城, 再将他杀死。
铁铉定计之后，派盛庸在城门顶端暗置千斤闸，又让守城军士大哭哀嚎，让城外的燕军以为城中军心动摇。燕军看到城上守军一片慌乱, 又听到阵阵哭嚎之声, 果然以为守军军心动摇，十分高兴。朱棣也放弃了引黄河水灌城的毒计, 只等着守城将士出城投降。
数日之后, 铁铉派出一名死士为使者，前往城外燕军大营跪伏请降。那名死士乃是一位能言善辨之士, 进入燕军大营之后, 朱棣及其手下对他再三盘问，他神色不变，对答如流，扬言称：“朝中有奸臣向皇帝进谗言, 才使得大王您亲冒危险出生入死, 奋战疆场。您是高皇帝最喜爱的儿子, 我辈小民都是高皇帝的臣民, 一直想向大王您投降。但是济南城内的军士和百姓都是一些没有见识的小人, 不习兵革, 看到大王率领大军压境, 害怕被乱军杀死, 这才拼死抵抗。如今知道大王乃是王师, 济南城岂有不降之理？肯请大王罢兵不战，率兵入城, 阖城军民将跪迎大王，以死效命。”
燕王朱棣狡诈多计, 按理来说不会轻易上当。只是他统率大军南下，在济南城下苦战多时, 将士损折无数，粮草日渐不足, 而南军援兵说不定什么时候就要大举北上, 是以军心颇为不稳。若不是辅佐燕王世子朱高炽镇守北平城的姚广孝一再为朱棣鼓劲，只怕他早已率领燕军退回北平了。朱棣正在进退两难，一筹莫展之时，突然听说济南城可以不战而下, 心中狂喜，早将小心谨慎抛到了九霄云外。他心中暗想, 占据济南城之后, 燕军可以割断南北，占据地利，南可攻打应天，西可夺取中原，北可退守黄河以北，自己足以立于不败之地。只是济南城守将虽然投降，却也绝对不能饶了城中兵将, 待到自己进城之后, 须得纵兵屠城，以除后患。
到了双方约定的入城之日, 朱棣有心震慑济南城中的军民，骑着高头大马，大张黄罗伞盖, 在金甲武士的簇拥之下，得意洋洋地自济南城西门入城。守城的将士果然跪在城上，无一人敢抬头张望。朱棣见此情形，心中大喜，恨不能立时冲入城中，将城内的将士和百姓杀得干干净净，在城头竖起燕王的大旗。
待到朱棣走出城门之时，只听得城上的将士高呼“千岁入城”，他心中不疑有他，正自得意之时，只听得“轰隆”一声巨响，放在门拱上的铁闸轰然砸下。也是朱棣命不该死, 他的坐骑被巨响惊动, 竟然向后退去，此时铁闸恰好落了下来，将朱棣的坐骑脑袋砸得粉碎，朱棣虽然从马上摔落, 却侥幸保住了性命。
此时朱棣知道自己上了大当，虽然心中惊恐，不过毕竟身经百战，知道眼下乃是生死攸关之时，绝对不能有丝毫犹豫，立时从地上跳了起来，在一众金甲武士的保护之下拼命逃出了济南城。
朱棣死里逃生，心中越发恼怒，恰好姚广孝派出的援军携带大炮到了济南城外。朱棣以重兵围城，又用大炮轰击城墙，眼看就要将城墙轰塌，铁铉将太祖朱元璋的画像悬挂在城头，又亲自书写了许多朱元璋的神主灵牌，分置于城墙垛口。朱棣见此情形，生怕背上不孝之名，只得下令燕军不得以大炮轰击城墙，济南城因此得以保全。
朱棣虽然不敢用大炮轰击城墙，却又不甘心就此撤军，于是在城外挖掘壕沟据守，想要将济南城中的军民困死。铁铉不肯坐守孤城束手待毙，招募死士出城袭扰燕军。趁着燕军军心动摇之际，铁铉和盛庸分领奇兵出城，大败燕军。朱棣虽然恼怒之极，却又无计可施。姚广孝给朱棣写来书信，请他撤围济南，先回北平驻军，再图后举。
朱棣无奈之下，只得率领燕军退回北平。经过数月大战，不只燕军将士对铁铉心生惧意，就连身经百战的朱棣也对铁铉极为忌惮，再也不敢轻易攻打济南城。其后燕军虽然屡次南下，却都绕过济南城，不敢与铁铉统领的兵马交锋。
朱棣退兵之后，铁铉与盛庸合兵，乘胜追击，收复德州诸郡县，兵威大振。济南解围后，铁铉在大明湖设宴，犒赏将士。建文帝派来使者赐金慰劳济南守军，又擢升铁铉为山东布政使，加兵部尚书衔，赞理军事，协助盛庸准备北伐燕军。得以免受战火的济南百姓称铁铉为“城神”，对他极为敬服。
只是后来朱棣用了姚广孝的计谋，带领兵马绕过济南城，直取应天，最终攻破京城。朱棣夺取帝位之后，回兵北上复攻济南，并在河北一带大肆屠杀百姓。到达济南，铁铉死守不肯投降，但终因寡不敌众，城池被攻破。朱棣又设伏兵计擒铁铉，铁铉终于在淮南被俘，被押送到京师，宁死不屈，朱棣狂怒之下，不只将铁铉残杀，又要抄没铁家，将铁铉的妻女投入教坊司凌辱。