盛暑的日子到來之後，清廷的決策者們也和天氣一樣焦躁。他們認為曾國荃湘軍對天京的攻擊，眼看就要大功告成，卻不料節外生枝，河南的撚軍攻進了湖北，安徽的太平軍又深入江西。清廷擔心天京一日不克，對全局產生的影響總是十分惡劣的。大臣們議來議去，決定在金陵再加一把火，於是清廷下詔，命令李鴻章率部會攻天京，以強勢的兵力，對太平天國的國都發起致命的一擊。
天京城下的湘軍將領們，眼見得攻下天京已是指日可待，恥於借用李鴻章湘淮軍的力量，當然也是不願把莫大的功勞分出去一部分。就天京城內傳說中存在的巨大財富而論，他們也不願讓別人染指。
李鴻章這時已有足夠的曆練，也有足夠深邃的眼光，不願與曾國荃去爭一時之功。他拿定主意要把這份曾國藩通過十年征戰才贏來的大功，完整地保留在曾家兄弟手裏。於是他隨便編了個借口，說天氣太熱，不利於使用火器攻城，拖延著不向天京進軍。清廷卻不管是誰攻下天京，隻要早日攻克就行，連連催促李鴻章，甚至用上了激將法。
清廷的激將法沒有激起李鴻章的功勳意識，卻把曾國荃激得憂憤不已。同時他又把自己的憂憤傳染給手下的將領，叫大家拚死一搏，一定要趕在湘淮軍到來之前結束戰役。
曾國荃每天派出大批將士挖掘通向城內的地道，指望一舉破城。在他前麵還有一個最大的障礙，就是龍膊子石壘，也就是太平軍所說的“地保城”。湘軍沒有占領這個堡壘，總是容易遭到太平軍的突襲。為了將太平軍壓製在石壘裏麵，曾國荃下令日夜發炮轟擊地保城。
7月3日，李祥和等將領對石壘發起攻擊，占據地保城，在上麵修造炮台，俯瞰城內。從這裏開炮轟擊城堞，很容易將城牆轟塌。
曾國荃擔心軍心懈怠，突生變故，又催促李臣典等部在炮火密集處悄悄挖掘地道，環城排列隊伍，形成十幾道陣線，把濕蘆葦堆積起來，在上麵覆蓋沙土，堆得與城牆一樣高，揚言要通過土堆登城攻擊，以此迷惑太平軍，使他們防不勝防。
長沙人吳宗國為了測定挖掘地道的方位，冒著彈雨衝到城下測量，為地道工程提供了準確的數據。
進入7月以後，久旱無雨。曾國荃在露天下祈禱，然後說他看到天空中出現了一條龍。他是否真的看見了龍，自然是個疑問，但是大雨傾盆而下，為他的說法提供了可性度。
7月18日，地道挖掘成功。當夜，曾國荃正在睡覺，似乎聽到有人叫他，突然驚醒，好像被人催促著，奔到地道口，向部隊報警。
果然，當晚李秀成率部出城襲擊湘軍軍營，派軍士攜帶火蛋焚燒蘆蒿，伍維壽和彭毓橘分別出擊，才避免一次火災。但是邵陽人郭鵬程在潮陽門外中炮身亡，終年三十四歲。李臣典腰部中彈，傷勢嚴重。
7月19日，曾國荃命令圍攻部隊一百個營全部進入戰鬥狀態，令朱式雲起草了一份命令，告誡各部，並懸賞募集敢死隊，在城牆傾塌時率先入城。這道征集令得到了熱烈的響應。
曾國荃召集將領們簽署軍令狀，朱洪章署名第一，武明良署名第二，劉連捷署名第三，李臣典、伍維壽、譚國泰、沈鴻賓、張詩日和羅雨春依次署名，九位將領誓死先登。
中午，曾國荃下令引爆地道裏的炸藥，將城牆炸崩二十多丈，磚石如雨一般落下。李臣典身帶重傷，與諸將率部爭先登城。朱洪章率所部長字營、勝字營和煥字營，共一千五百人，從缺口首先衝入，太平軍倉促從城頭拋擲火藥，傾盆而下，爆擊湘軍。朱洪章所部士卒死亡四百多人，總兵王紹羲等將領陣亡。湘軍敢死隊被迫稍稍後撤。
彭毓橘和蕭孚泗殺掉幾名退後的軍士，敢死隊又拚死衝鋒，從城牆缺口殺了進去。朱洪章令部隊團團結陣，旋轉前進，衝垮一排排太平軍。他和沈鴻賓、羅雨春等人的部隊從中路攻擊，在天王府以北。劉連捷、張詩日和譚國泰等部從右路攻擊，沿台城殺向神策門。適逢朱南桂等部搭梯攀城攻入城內，便一起攻取儀鳳門。左路分為兩支，彭毓橘的慎字營從內城殺向通濟門，蕭孚泗等部奪取朝陽門與洪武門，將防衛城牆的太平軍全部斬殺。此外還有羅逢元等部從聚寶門殺入，李金洲所部從通濟門殺入，陳湜和易良虎所部從旱西門和水西門殺入。
李秀成領兵奔向旱西門，被陳湜所部阻擋，便掉頭奔向清涼山，藏匿在民房裏。
黃翼升的水師攻奪東關，乘勝殺到旱西門，與陳湜等部會合。至此為止，天京的九座城門全被湘軍攻破。
天已黃昏，太平軍四散逃走，有的出城，有的返回子城防守。
夜半時分，太平軍縱火焚燒天王府，突圍而出。黃潤昌等部站立在龍廣山的露天之下，袁大升等部沿著城南巡邏，遇到逃跑的太平軍，便過去攔截，斬殺幾百人。
伍維壽、張定魁和黃萬鵬等部向東南追擊太平軍，抵達淳化和湖熟，擒殺李萬材等幾百人。伍維壽以提督記名。
留在天京城內的太平軍大部分自焚，或者投入池水和井水。
洪秀全的兒子洪福瑱年方十五六歲，太平軍殘部帶著他奔向天京東南方安徽境內的廣德。這個少年本名天貴福，所刻的印章上稱為洪福，下麵刻了“真王”二字，從左向右排列，別人誤將兩字合為一個“瑱”字，所以稱他為“洪福瑱”。湘軍將領也誤讀了這兩個字，於是在奏折和詔書中對天王之子都是如此稱呼。
太平軍縱火焚燒城內的王府，為了“不留半塊爛布給清妖享用”。 曾國荃傳令關閉城門，不許太平軍出逃，同時撲救天王府的大火。火滅之後，找到兩方玉璽和太平天國金印一方。蕭孚泗的吉字營搜捕到天王兄洪仁達和忠王李秀成。
按照曾國藩的說法，金陵一役，殺死太平軍十多萬名。所有在天京的王爺、主將和天將，以及天國的大小官員三千人，都死在亂兵之中。天京城內的居民，仍有幾十萬人。