攻城战斗持续了一日一夜，赵昺也是彻夜未眠，时刻关注着战斗的进程。
宋军从南北两个方向对攻，在昨夜皆已攻至皇城外围，元军虽然节节抗击意图在巷战中消耗宋军的有生力量，意图迫使宋军不堪消耗而退兵。但宋军兵力充足，进攻的势头不减，不断通过迂回穿插打破敌军构筑的一道道防线，将其分割歼灭。
如此一来，元军欲通过巷战拖垮宋军的企图被打破，还让自己陷入被动。他们本意是以坊间成片联排的房屋作为据点，躲避炮火，形成一道道防线抗击宋军的进攻。宋军一旦进攻受阻，便会利用火药不断实施爆破，穿堂过屋另辟蹊径，开辟出新的通路，将他们的防线冲的七零八落。
元军一旦出动大部队反冲击，宋军则以迫击炮和百子铳等轻型火炮施以打击。这些火器较为轻便，可以跟随进攻部队作战，利用便于展开、射速快的特点为进攻部队提供有利的火力支援，给敌造成极大的伤亡，挫败元军的反攻。
不过元军伤亡惨重，节节败退，但并没有失去掌控，仍能通过不断重组和补充顽抗。而战斗的转折点在宋军攻陷东西城垣后，为了减少百姓伤亡，打开了城门放他们出城。于是乎，城中获知消息的百姓沿宋军开发的通路纷纷出逃。
而以为无路可退的元军士卒，经过一日苦战，伤亡惨重却仍然难以阻止宋军的进攻步伐，使其早已陷入崩溃的边缘，只是因为担心投降后会遭到宋军屠杀才负隅顽抗。现下发现有一线生机后，纷纷利用夜暗和混乱抛弃武器，脱掉军装混在人群中出城。
士气一旦丧失，便如洪水猛兽一般难以阻止，元军士卒再无战心，军将即便连连斩杀逃卒也难以震慑和控制部队，有的被败兵裹挟而去，有的甚至遭到反杀。
北城主将阿难答见事不可为，便欲率残兵退入皇城，却遭到新任宗仁卫军万户的阻拦，称无大汗旨意不敢开城。气急败坏的阿难答暴怒之下称：若再不开城就投降宋军，助其攻打皇城。而此时恰逢宫城火起，失去主意的宗仁卫万户在其胁迫下只能开门放其进入宫城。
阿难答避入皇城，暂时得以逃得性命。而南城主将蒲察儿却没有那么幸运，他率军死守中书省衙门，利用其阻击攻打棂星门的宋军。在其顽强阻击下，率军进攻南城的陈凤林眼见首功唾手可得，却要失之交臂，一怒之下调重炮入城轰击中书省衙门，蒲察儿中炮身亡，余者尽降……
外城尽入宋军之手，但连续战斗了一日一夜军卒也十分疲惫，赵昺下令暂时停止进攻皇城，部队
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