这是一场惨烈的血肉搏斗。七连在战斗中迅速减员，三营副营长张本信一边呐喊着“坚决守住突破口”，一边端着机枪扫射，两次中弹倒下又两次站起来，直至最后牺牲。这个年仅21岁的基层指挥员的两个哥哥，在之前的战斗中已经牺牲，攻城前上级把他列入重点保留的人不让他参战，但是张本信坚决请战，最终血染战场。
天亮了。国民党军开始向突破口增援。
一O九团副参谋长梁风岗等人的呐喊声激励着官兵们进行最后的血战。一连八班16岁的士兵石仁芳胳膊和大腿两处负伤，他拒绝班长把他背到安全的地方去，拖着炸药包爬向守军的火力点，在炸药包爆炸的同时身中数弹牺牲。
城墙下的二营官兵在营长宫本江和教导员姚江的率领下冒死登城。突破口，一个被炸开的城墙斜坡，已经层层叠叠摞满了牺牲官兵的遗体。那些躺在斜坡上尚有一丝气息的伤员用最后的力气喊：“从我们身上踩过去!踩过去，冲啊!”
4个小时后，突破口被国民党守军重新占领。已经突进内城的三连和九连被分割在城里。决不能停止冲击!坚决把突破口再次打开!三十七师师长高锐和政治委员徐海珊命令：一一O团三营接替突击坤顺门的任务;一一一团从一O九团曾经打开的突破口打上去。
战斗重新开始了。纵队所能集中的火炮、火箭筒和机枪一齐向城头开火。三营官兵抬着几百斤重的巨大云梯冲向城墙。城上的守军拼命往下扔手榴弹。云梯倒下，但城下的官兵蜂拥而上，云梯再次竖立起来。终于，在九连长秦嗣照的呐喊声中，官兵们再次登上城墙，城墙上立即成了肉搏场。在残酷的刺刀对刺中，国民党军肝胆俱裂，九连官兵趁势逼上去，把跑不及的守军往城墙下推，如果敌人抱住了他们，他们就与敌人一起跳下城墙。
突然，城墙上的守军混乱起来，因为他们的身后出现了攻击部队。
被分割在内城里的三连和九连，在与上级失去了联系的情况下，从俘虏的口中得知突破口被守军重新占领。九连指导员刘健和三连连长吕洪团研究决定，以一部分兵力顶住敌人，抽另一部分兵力打回去，策应团主力恢复突破口。他们首先占领了突破口附近的一座楼房，然后组织火力向守军的背后开火。他们的策应令攻城部队当面压力骤减，后续部队得以在短时间内大量登城。
由于突破口狭窄，登城官兵密集，国民党守军的炮火和飞机轰炸给部队造成大量的伤亡。三十七师师长高锐负伤，政治委员徐海珊牺牲。
战后，华东野战军十三纵三十七师一O九团获得“济南第二团”的光荣称号。
9月24日凌晨，王耀武趁乱跑到城外的一个小村庄里，换上百姓的衣服后向东逃亡了。
1948年9月24日，华东野战军占领国民党军第二绥靖区司令部。济南攻坚战役胜利结束。9月28日，王耀武在寿光县境内被抓获。
济南战役，华东野战军经8昼夜激战，以伤亡2.6万余人的代价，共歼国民党军10.4万余人(内起义2万人)，开创了人民解放军夺取国民党军重兵坚守的大城市的先例。济南战役的胜利，使华北、华东两大解放区连成一片，为华东野战军会同中原野战军南下陇海铁路以南举行更大规模的歼灭战创造了有利条件。周恩来后来说：“三大战役的序幕是济南战役。”
