“列寧號”成功地轟炸了黃安，紅軍士氣更加高漲。國民黨軍士氣低落，無心再戰，徹底絕望。黃安獨立團乘敵慌亂沮喪之機，猛攻鳥瞰全城的製高點課子山未下，僅殲守敵一部。
22日夜10時，徐向前總指揮帶傷趕到前線，發出了總攻黃安的命令。紅軍幾十門迫擊炮猛烈轟擊黃安西北角城牆陣地。擔任主攻的紅35團突破成功。並迅猛地向城內發展。紅軍第二梯隊迅速跟進，勇猛穿插分割趙冠英的部隊。在紅軍猛烈打擊下，國民黨軍退守城內核心陣地。趙冠英為了活命，對官兵們說，凡是參加敢死隊，為全師打開突圍道路的官升一級，兵升一官，得亡命之徒百人，組成敢死隊，以副師長率敢死隊為前鋒，全師5000餘人向城南突圍。趙冠英讓他的秘書穿上他的衣服，騎上高頭大馬隨大隊從南門突圍，自己則化裝成士兵，率手槍隊趁亂從西門逃出。
國民黨軍5000多人突出南門與溜坡山之敵合兵一處，奪路南逃。紅12師截住國民黨軍廝殺，並以猛烈火力予敵大量殺傷，國民黨軍隊形大亂，紅軍趁勢衝入敵群，一時間刀光劍影，殺聲震天，將國民黨軍分割成數塊。國民黨軍士兵早無鬥誌，抱頭混成一團，做了紅軍俘虜。趙冠英的副師長率敢死隊及部分饑疲之眾退回城內，又與紅軍發生巷戰。戰至午夜，城內之敵被紅34、35團大部消滅。部分突圍之敵逃至倒水河邊，被陳昌浩指揮的紅軍團團圍住繳了械。趙冠英率手槍隊逃出西門後，一路上未遇到紅軍阻擊。他正自明得計之時，山崗上，田野裏，大小道路上，突然火把齊明，隻見無數拿著長矛、砍刀、鐵鏟、木棒、鋤頭的農民，跟著紅軍一齊殺來，喊聲震得地動山搖：“活捉趙冠英！”“絕不能讓趙瞎子跑掉！”沿途四鄉八村的群眾敲響了銅鑼，成千上萬的群眾和紅軍赤衛軍彙成一股滾滾的洪流，洶湧而來。趙冠英隻身落荒而逃。當他帶傷跑到通往河口鎮的一座橋下時，天已大亮。赤衛隊跟蹤追至，一擁而上，活捉了獨眼趙冠英。
曆時43天的黃安戰役勝利結束。紅軍和黃安人民共計殲敵15000餘人，其中俘敵69師師長趙冠英以下近萬人，繳槍7000餘支，迫擊炮10餘門，電台1部。
黃安縣城解放以後，方麵軍總部在城內舉行了盛大的慶祝會，並宣布將黃安縣改為紅安縣（①全國解放後，經中央人民政府政務院批準，再次將黃安縣改名為“紅安縣”）。接著，黃安獨立團擴編為獨立師。廣大指戰員紛紛向紅四方麵軍總部和中央分局多次請願，強烈要求中央分局和總指揮部調原紅四軍政委曾中生任師長。在眾怒難犯的情況下，張國燾同意調曾中生任獨立師師長。曾中生立即到任，深入連隊，全力抓部隊的軍政訓練，使獨立師的軍政素質提高很快，作戰能力大大加強。
黃安戰役的勝利，使鄂豫皖革命根據地的中心區域更加鞏固，並向南得到很大發展，使黃安、麻城、黃陂、孝感等縣的紅色區域更緊密地聯係成一片。