右副將鄒元標建議，先回師打通補給線，然后再進攻開羅。吳元濟認為，目前第五路軍彈藥充足，主要是缺水，也缺一些糧食，此處已經距離尼羅河不遠，干脆進發到尼羅河岸邊，就地取水取糧。
第五路軍頂著干渴，一路進發到開羅以南的尼羅河岸邊，終于在那里痛飲一頓。吳元濟仗著第五路軍的戰力，首先拿下開羅以南的小城阿瑪拉，在那里奪取一些糧食，供應部隊的軍需。有了水，有了糧，第五路軍迅速恢復元氣，開始準備攻打開羅。
吳元濟和幾個部將商量以后認為，開羅城市較大，而且西臨尼羅河，很難將其徹底包圍，不如打一場擊潰戰，先占領城市再說。吳元濟派左副將郁景斌帶領3個羌戎團在城東圍堵，派右副將鄒元標帶剩下3個羌戎團在開羅東北方向埋伏，自己則帶領鎮東軍陸軍主力在城南主攻。
吳元濟認為，開羅的大食軍被擊潰后，有兩個方式逃跑，一種是乘船從尼羅河逃跑，這個唐軍沒辦法；一種是從城北的陸路逃跑，到時可以由鄒元標率軍截擊一番。
開羅城市雖然大，但是城墻都是泥磚所筑，堅固性不夠，而且沒有護城河，防御水平一般。第五路軍準備就緒以后，就在城南開始炮擊，只炮擊了一天，就在城南轟塌了一大段城墻。
當夜，唐軍先就地宿營，準備第二天發起進攻，優素福仍不甘心失敗，派出騎兵過來劫營。唐軍都是身經百戰，對這種套路遇的多了，早就提前派人警戒，發現有人來襲后，立即進行反擊，將夜襲的大食軍擊退。
次日，唐軍炮兵又轟擊了一陣，將缺口內的障礙物全部掃平，然后唐軍步兵正式發起進攻。優素福的大食軍雖然勇猛，但是由于沒有火器，單憑刀槍弓弩，自然不是唐軍的對手，唐軍順利攻入城內。
由于開羅城比較大，而且街道狹窄，民房眾多，那些大食軍打不過唐軍就到處躲藏。唐軍由于對城市不熟，到處追擊潰退的大食軍，滿城追趕，還經常會迷路。最后唐軍干脆放棄小股的大食軍，專打大股的軍隊，往市中心的總督府攻去。
開羅的攻防戰打了兩天，城內的守軍敗像明顯，優素福感覺再不跑就來不及了，帶領一些親兵跑到尼羅河邊，乘坐幾十艘船，向下游逃去。總督一逃，其他守軍也無心堅守，有的也乘船從尼羅河逃跑，但是大部分人直接從城北的陸路逃跑。
早就在東北方待機的鄒元標，趁機率軍截擊大食潰軍，這些潰逃的大食軍被截擊后，有的就地投降，有的則往西北方向沿著尼羅河繼續逃跑。鄒元標所率兵力有限，抓了一些俘虜以后，就開始圍堵城北，不讓剩余的逃兵出來。
在開羅守城的大食軍約有1.5萬人，除了六千逃跑，三千戰死，剩余的六千人先后投降，唐軍則只有四百多的傷亡，開羅之戰大獲全勝。
唐軍占領開羅以后聲威大振，那些原來襲擾補給線的大食軍也逃跑了，蘇伊士到開羅的補給線恢復暢通。
吳元濟命人審問那些投降的俘虜，希望知道那些從開羅逃跑的大食軍情況。經那些俘虜供認，總督優素福帶領親兵乘坐幾十艘船往尼羅河下游去了，極有可能逃到埃及的重要港口亞歷山大。
至于其他人有的可能逃往尼羅河上游的重要城市索哈杰，有的可能逃到尼羅河三角洲的曼索拉一帶。
吳元濟還了解到，尼羅河流過開羅以后，分為兩條支流，一條在亞歷山大以東的拉希德入海，一條經曼索拉在達米埃塔入海。按照唐朝的歷法，每年的4到9月為洪水期，其余時間為枯水期，枯水期間，開羅以下的兩個水流不能行大船，開羅的大船只能在洪水期入海。
吳元濟提前了解尼羅河的水文情況，是因為唐軍占領埃及后，要在開羅找一個造船廠改造一批戰船，或直接在這里造船，為唐朝水軍進入地中海創造條件。
吳元濟和幾個部將商議一番后認為，目前埃及的軍隊比較分散，沒辦法一次性消滅，只能采取分區掃蕩的方式，逐步控制。吳元濟決定先派兵清除尼羅河三角洲一帶的大食殘敵，與蘇伊士地峽連成一片，方便唐軍的后勤補給。
吳元濟派一個羌戎團鎮守開羅以南的阿瑪拉，堵住尼羅河上游的敵軍，另留一個團鎮守開羅，自己和兩個副將各帶一部分部隊，分三路掃蕩尼羅河三角洲一帶的大食軍。
三支部隊對尼羅河三角洲一帶展開一次全面的掃蕩，沿途遇到的大食軍殘兵敗將不是投降，就是被消滅。尼羅河三角洲一帶盛產糧食，部隊掃蕩敵人的同時，也繳獲了不少糧食，全部運到開羅，保障第五路軍的軍需。
唐軍一番掃蕩之后，埃及剩余的殘軍全部跟著優素福逃到亞歷山大城，三支部隊在亞歷山大城匯合。優素福聚攏一萬多殘兵退守亞歷山大，正惴惴不安，沒想到吳元濟這個殺神又這么快趕過來。
吳元濟覺得拿下優素福殘部不成問題，怕的是優素福再次乘船逃跑，自己又沒船，到哪里去追？吳元濟將亞歷山大包圍以后，并沒有急于攻城，而是派人勸說優素福投降。沒想到優素福并不信任唐軍的使者，任憑使者如何勸說，就是不肯投降。
吳元濟火了，命令炮轟亞歷山大，經過兩三天的激戰，優素福的部隊被打的落花流水，優素福率領殘軍再次乘船倉皇而逃。吳元濟追之不及，只得先占領亞歷山大港。
吳元濟是水軍將領出身，發現亞歷山大港的條件不錯，可以停靠大船，以后在開羅造出來的新船，可以先開到亞歷山大，以后亞歷山大可以作為第三波對西征服的海軍基地。吳元濟在亞歷山大留下一個羌戎團，然后率軍回師開羅，讓部隊休整兩天。
吳元濟返回開羅以后，又重新分工，命郁景斌帶一萬鎮東軍和兩個羌戎團，從開羅出發，向尼羅河上游進攻，掃平埃及南部的大食殘軍，拿下重鎮索哈杰。
命鄒元標帶一萬鎮東軍、水師部隊和兩個羌戎團，從蘇伊士城出發，進攻麥加一帶的大食軍，掃蕩大食殘存的海軍，并派人稟告范希朝這邊已經做好準備，要求派人前來開羅推進造船事宜。
吳元濟則帶領剩余人員干兩件事，一是在開羅城內尋找大型的造船廠，便于以后改造；二是拓寬修整開羅到蘇伊士城的大道，可以方便以后從蘇伊士往開羅運送大型機器。
吳元濟在開羅的尼羅河邊找到兩個大型的造船廠，覺得可以用來改造、新造戰船，就將這個造船廠控制起來，準備后續啟用。
吳元濟將前后抓到的近兩萬俘虜，全部驅來修建蘇開大道，主要是將道路拓寬、鏟平，修整，確保能夠走大車、拉重物，以后將有很多重要機器和物資在蘇伊士港卸載，然后通過這條道路送到開羅。
由于埃及一帶本就產糧，所以吳元濟繳獲了不少糧食，每天管飽飯以后，就讓這些俘虜干活。吳元濟讓唐軍士兵當監工，發現有偷懶的俘虜就抽鞭子，讓這些俘虜努力干活，加快蘇開大道的修建進程。
郁景斌率軍向尼羅河上游進攻，一路進展比較順利，但是那些大食軍一觸即潰，不斷往南逃跑。郁景斌率軍一路追趕，在占領索哈杰以后，又向南追擊了較遠的距離，雖然又俘虜的不少人，但是還是有少部分大食軍向南逃到努比亞一帶，唐軍追趕不及。最后，郁景斌在索哈杰留下一個羌戎團，然后率軍北返。
鄒元標率軍在吉達一帶登陸，然后與麥加的大食軍大戰一場，麥加的大食軍最終不敵，麥加總督率領殘部逃往內陸地區。鄒元標率軍占領麥加后，有些士兵出于好奇，進入克爾白清真寺，還觸碰了里面的圣物。沒想到這觸犯了當地人的禁忌，麥加總督以此為借口發動圣戰，裹挾當地的貝都因人圍攻唐軍。
鄒元標雖然率軍擊退了前來圍攻的大食軍，但是覺得麥加的禁忌太多，不想待在那里繼續惹麻煩，但認為這樣直接撤走，就便宜了麥加總督。鄒元標覺得，既然這里的大食人如此看重克爾白清真寺，干脆以此為誘餌，引大食殘軍出戰。
鄒元標派人宣稱，五天內要跟麥加總督的部隊決一死戰，如果麥加總督的部隊不現身，就將克爾白清真寺搗毀。麥加總督當然不愿背負罵名，三天后帶領一萬多騎兵部隊來進攻麥加城。
唐軍派出五千部隊在麥加城東一帶列陣，與麥加總督的部隊交戰，兩軍交戰一陣后，唐軍就緩緩向后退卻。麥加總督也不知唐軍是何用意，硬著頭皮跟在唐軍后面，想著能夠趁機攻進麥加城。
唐軍退到城邊后，與這里的炮兵部隊匯合，就不再退了。大食軍剛進入射程，唐軍的炮火就開始射擊，大食軍被炸死炸傷一大片。
麥加總督情知中計，趕忙帶人逃離，此時又從左右兩側各殺來一支唐軍，截擊大食逃跑的部隊。經過又一番激戰，又有一批大食軍被殺被俘，麥加總督只帶領少量殘軍逃跑。
鄒元標覺得麥加城附近的貝都因部落眾多，徹底消滅附近的大食軍也不現實，將他們重創已經達成目的。鄒元標將麥加城委托給當地相對親善的部落管理，警告他們如果敢反叛，自己還會率軍回來占領麥加城。
鄒元標則率軍回到吉達，在吉達留下一個羌戎團，而后率領水師離開吉達，向南進發。鄒元標率領水師一路尋找和殲滅大食殘存的海軍，一直打到波斯灣一帶，再次攻到巴士拉附近，徹底肅清了大食軍東部海岸的海軍，保障唐軍的海路運輸和補給不受影響。
鄒元標肅清大食海軍以后，本想占據巴士拉，但是覺得第五路軍的重點是埃及一帶，在巴士拉的兵力沒法留多，容易被大食軍襲擊，就放棄了這個打算。
鄒元標發現在巴士拉東南的海上有個島嶼叫做巴林島，相對比較安全，就奪占此島，并在此留了一個小分隊，有一千人加十幾艘船。
這個小分隊有兩個作用，一是在波斯灣海域游弋，發現大食海軍的漏網之魚就予以消滅。二是跟蹤第六路軍的情況，一旦發現第六路軍抵達巴士拉附近，就趕緊通知后方建立往巴士拉的海上補給線。
鄒元標做完這些后，認為大食海軍已經肅清，從馬六甲到蘇伊士的水上運輸已經比較安全，就派出一艘船返回馬六甲，向范希朝稟告第五路軍的進展情況，要求盡快派出人員來推進造船廠的事宜，然后率領其余船只返回蘇伊士。
兩支部隊都是花了近一個月才返回開羅，吳元濟認為雖然耗的時間比較久，但是掃清了殘敵，保障了海上路線的暢通，為后續的行動創造了有利條件。吳元濟感覺各項準備工作都差不多了，就留下一個羌戎團和兩千鎮東軍給郁景斌，在開羅鎮守后方，接洽范希朝派來的人員。
吳元濟認為埃及一帶的大食軍數量少，戰斗力弱，兩萬精銳都抽調到了巴格達一帶，想必第六路軍遇到的阻力不小。吳元濟則和鄒元標率領鎮東軍主力和兩個羌戎團，從開羅向東進發，準備進攻敘利亞、迦南一帶的大食軍，盡快和第六路軍匯合。