丁奉被擒、徐盛败走，江东全军士气受挫。周瑜面色沉冷，当即下令擂动战鼓，大举攻城。
隆隆鼓声响彻旷野，数十架投石机被推至阵前，巨石呼啸升空，接连砸向丹阳城头。城垣、箭楼连连受创，砖石碎裂，尘土漫天飞扬。丹阳守军早有防备，城上同样列置数十架投石机，立刻发石还击。空中石弹往来交错，双方投石器械各有损毁，操卒死伤不断，城头多处城垛崩裂，城下江东阵列亦乱象渐生。
江东大军推着巢车、移动箭楼稳步向前，高处弓手轮番攒射。城上箭楼与女墙之后，守军弓弩齐发，箭枝如雨，上下对射之间，不断有人中箭倒地。
步兵紧随其后蜂拥而上，大军三面合围城池，每一面城墙排布三四十架云梯，梯架彼此间隔十余丈，依次搭于城垣。士卒呐喊攀梯，发起一波波冲锋。城上将士抛掷滚木、礌石、火油，断梯、焚敌，全力阻截登城之人。两军在城墙上下反复拉扯，首日激战整整两个时辰，江东始终未能踏上城头，周瑜只得鸣金收兵，整军休整。
此后一连三四日，江东每日如期列阵强攻，投石、远射、梯攻循环往复，攻势一日盛过一日。江东四万将士虽仍有余力，却早已连日劳顿，身心疲惫；丹阳守军凭城死守，神经始终紧绷，日夜轮值之下，众人也尽显倦态。
连日血战，双方伤亡不断，攻城一方折损更重，伤亡比例大致达到一比一点五。江东四天下来损兵两千余人，城下尸骸层层堆积，城上守军亦是带伤坚守，整座丹阳城笼罩在浓烈的杀伐气息之中。江东全军一心扑在攻城之上，注意力尽数锁在城墙，后方与侧翼的戒备渐渐松懈。
城外十余里的隐秘地带，赵云、秦琼二人依早前约定，一直暗中观察城下战局。见江东人马尽数挤在三面城墙之下，阵型臃肿、后路空虚，二人对视一眼，判定战机已然成熟，当即传令全军行动。
九千骑兵先以缓速小跑稳步推进，一路敛声藏形，悄然抵至距敌军一两里之地。待到进入冲锋范围，诸骑士齐齐扬鞭抽马，战马骤然发力，全军转为全速冲锋。铁蹄踏地之声骤然轰鸣，滚滚烟尘翻涌而起，两支骑军分头行动，赵云领三千骑直冲东侧敌阵，秦琼领六千骑席卷西侧与后路，铁骑如同奔腾的洪流，直扑江东军腹地。
正在攻城的江东士卒听得身后震天动静，转头望见漫天铁骑奔袭而来，瞬间乱作一团。周瑜见状只觉肝胆欲裂，急令军中仅有的一千余骑上前拦截，同时喝令后备士卒聚拢列阵，挺枪持盾仓促防御。
江东骑兵数量有限，且连日随军奔波，战力大打折扣，勉强列阵迎上。双方骑马相交，兵刃碰撞之声刺耳作响，奈何对方骑军兵精马壮、气势如虹，江东骑兵支撑片刻便节节败退，不少人落马受创，根本挡不住这股冲锋之势。
全军三面仰攻城墙，兵力本就分散，步兵们心慌意乱，各路将领连声呼喝调度，也难让阵型严整如初。原本攀着云梯攻城的兵卒见状，纷纷放弃登城，慌慌张张想要回撤整队，可一切为时已晚。铁骑已然撞入阵中，高速冲锋的冲击力岂是疲惫步兵所能抵挡，如同奔车撞入人群，盾牌、兵刃接连被撞飞，士卒成片倒地。仅有零星几名江东勇士拼死上前阻拦，交手不过数合，便在马踏刀砍之下再无生机。
骑军冲破第一道防线后，并未止步，顺着敌阵来回往复冲杀两三趟。江东本就散乱的阵列彻底被撕裂，首尾不能相顾，全军濒临崩溃。
城头楚昀见敌军阵型大乱，当即下令开城出战。东西两处城门同时开启，冉闵、罗士信各领一路，合计一万步军涌出城外，高顺麾下一千重甲步兵留守城内，继续镇守城防。
城外江东军腹背受敌，前方有出城步军压来，后方有铁骑往来冲杀，彻底失去抵抗之力。周瑜身边亲卫连忙护着他调转马头突围，主将一退，剩余溃兵更是四散奔逃。
骑兵乘胜追袭，战马连续疾驰、反复冲杀，渐渐体力不支，速度慢慢放缓。不少江东步兵借着地形与同伴掩护，趁机拼命逃窜。四万江东大军一路遭袭追杀，最终仅有数千人侥幸逃出战场，后续陆续收拢残部，合起来也不过万余人。余下兵卒或是战死，或是丢械被俘，丹阳城外数十里，遍地皆是遗弃的军械与尸身。