平壤城南的城墙上，日军一面面战旗陆续倒下，取而代之的则是迎风招展的明军大旗。见此情景，城下明军欢声雷动，齐齐大吼：“万岁！”愈加奋不顾身地向城墙攀爬。随着城墙上的明军越来越多，日军即使拼命抵抗也不得不一步步地后退，最终被赶下了城墙，骆尚志终于成功占领了含球门。而朝鲜军因为前晚受到了打击，真正总攻发动之后还是畏畏缩缩，无人敢于冲锋。直到明军取得了关键的突破之后，他们才跟在明军之后打打秋风，杀了几个日军残兵。
就在骆尚志完成对含球门的突破之后，平壤城南另一侧的芦门亦被攻破，祖承训与李宁打开城门之后用三眼火铳密集发射，飞射的霰弹将企图打巷战的日军士兵大部击毙，仅有三四百残敌向城外树丛内逃窜。
飞驰在平壤城城周的明军主帅李如松则遭到了守城日军的重点攻击，在一阵密集的铁炮射击下，李如松的坐骑猝然中弹倒下，李如松一下子连人带马栽到了壕沟之中，等爬起来时已经是血流满面。就算这样李如松也没有后退半步，依然抵前督军奋战。
平壤南城被突破之后，明军开始向平壤腹地冲杀，日军分兵堵截，这让平壤西城正面战线明军的压力大减。在平壤西线城楼上，日明两军的士兵绞杀在一处，为了避免误伤，明军大炮不再向城墙上发射。右协张世爵命令将大炮集中向七星门发射，一颗颗沉重的铁弹呼啸着向城门砸去。虽然经过了日军的加固，城门依然被打得木屑四溅，门后的铁栅亦开始弯曲变形。当一枚炮弹再次呼啸着砸来之时，七星城门再也经受不住如此的打击，连着门楼轰然倾倒在地。早有准备的张世爵军一拥而入，自此全线突破日军防线。
当明军主力于平壤城死战之际，城北牡丹峰的战斗也到了白热化阶段。日军修筑的牡丹台防御极为坚固，内中建有土窟，实际上是在地上挖出的大规模坑道，挖出的泥土作为墙壁夯实，留有射击孔，依山而建，毫无攀爬之处，非常难以攻陷，更难以摧毁。吴惟忠所部多次攻至牡丹台墙外，均被日军猛烈的火力击退。吴惟忠带头领军冲锋，却被日军铁炮击中胸部，鲜血顺着大腿流淌，将整个战袍染成了血红色，即便如此他依然高呼奋战，终于成功杀入牡丹台，火焚土窟，将其中日军大部烧死，日军残部逃回平壤，守将之一松浦镇信的家臣浦原次郎切腹自尽。
成功突破平壤之后，明军主力逼近风月楼等诸土窟要塞，日军集合残部，于要塞内据险抵抗。日军城内要塞修筑得极为坚固，四面开孔，日军躲于其中，用铁炮四面开火，弹如雨下。明军久攻不下，死伤惨重。后明军拼死运来大批柴草，四边堆积，然后用火箭引燃，将风月楼付之一炬，将日军顽抗者全部烧死。
小西行长率本部退守至练光亭土窟（城东，靠近大同江），李如松、李如梅指挥明军将其包围之后却遭大同门附近的朝鲜伪军的片箭攒射，李如松气得对军中的朝鲜官员破口大骂：“你国之人实在至为混账！”
面对小西行长的顽抗，李如松又要按照前法堆积柴草准备一举歼灭小西行长，却因城中七星、普通门附近依然有曰军的土窟要塞尚未拔除，众将因为士卒死伤甚多要求暂时休兵而暂缓进攻。虽然明军暂缓进攻，日军却已经到了弹尽粮绝的地步。小西行长清点兵力，全军只剩下不满五千人。当夜日军诸将商议，却听到斥候来报说：“敌人将练光亭团团围绕，密密麻麻。而大同江沿岸冰封，曰军船只全部被冻结，完全没法用，要过江只能骑马涉水而行。”
有马晴信说：“明早敌人必然攻城，如今内城狭隘不便防御，请尽快派人维修损坏的外墙固守，也许能等到援兵。”可怜的有马晴信还不知道援兵永远都不会到了。这种找死的提议被松浦镇信否决，他说：“这样不行，大同江还是可以渡过去，但是援兵迟迟不来肯定有问题。我怕明天明军就会将所有退路全部封死，把唯一的生路放到援兵身上显然不现实。我军如果选择死守，只会被毒火熏死。我知道凉山中有中川寨，龙山中有南条寨，不如我们分兵两路撤退，如果明军追杀我们可以首尾夹击，到了中川南条之后便可以与主力会合，重整兵马之后再杀回平壤。”