日軍步兵在清軍強大炮火攻擊下，傷亡頗重，無法前進。為援助步兵衝鋒，日軍炮兵集中炮火，向牡丹台猛烈轟擊。牡丹台外城連中三發榴霰彈，堡壘胸牆被毀，速射炮也被擊壞，士兵死傷甚眾。
日軍乘勢發起衝鋒。清軍雖拚力奮戰，但禁不住日軍榴霰彈的猛烈轟擊。加以大炮被擊毀，無法壓製日軍火力。在日軍步炮夾攻下，牡丹台堡壘終於陷落，清軍向玄武門敗退。
這時，左寶貴正在玄武門指揮作戰，見牡丹台失守，知大勢已瓦解，決心以身殉國。
他穿上禦賜黃馬褂，親臨第一線督戰。部下營官楊某見城上危險，欲挽寶貴下城避。左寶貴大怒，擊之以掌。並親自點燃大炮，向敵軍轟擊。部下感憤，“士卒皆激昂奮戰”，拚死抵禦，予進攻日軍以重大殺傷。
正在酣戰之際，忽來一彈，將清軍大炮擊毀，碎鐵飛揚，貫穿左寶貴肋下。
左寶貴負傷不退，裹創再戰。接著，又被“榴霰彈擊傷左額，猶勉強撐持”。不久，又被流彈擊中左胸，以身殉國。
左寶貴之死，是甲午中日戰爭中，清軍高級將領犧牲戰場，為國捐軀的第一人。
日軍奪占玄武門，進入城內。但入城日軍企圖向城內推進時，遭到城內清軍的猛烈射擊。日軍不知城內虛實，未敢貿然深入，退守牡丹台、玄武門以扼清軍後路。
向箕子陵、七星門進攻的元山支隊，在占領箕子陵時，遭到清軍交叉火力的射擊，死傷不少，無法繼進，遂據守箕子陵後側，以火力與清軍對峙。
日軍雖攻占了牡丹台、玄武門，但付出了重大的傷亡代價。僅元山支隊傷亡將卒即達175人。
午後1時許，一隊清軍突然由七星門內奮勇殺出。其先鋒部隊200餘人直向箕子陵日軍右翼陣地衝殺，準備與日軍肉搏。日軍右翼眼看將被清軍突破。
這時，日軍炮兵立即向突擊部隊開炮，清軍不支向七星門敗退。1點30分左右，清軍再次組織進攻，也被日軍打敗。但日軍也未敢追擊，固守陣地，等待時機，組織進攻。
進攻平壤西南一線的日軍為野津道貫率領的第五師團本隊。
該部日軍於夜半由宿營地出發，早7時到達平壤西南之山川洞後，立即列炮於丘陵上向清軍射擊，同時出動步兵向清軍堡壘進攻。
清軍派出馬隊進行反擊，遭到藏匿在高粱地裏日軍的伏擊，二百數十騎清軍馬隊全部犧牲。
9時以後，清軍再次分別由朱雀門、七星門派出馬隊衝擊日軍山川洞陣地，均被日軍打退。日軍企圖向清軍陣地進攻，由於堡壘堅固，日軍山炮無力加以摧毀。
同時，清軍又奮勇固守，日軍發動幾次進攻，都未能得手。野津道貫見白晝組織進攻無效，便改變計劃，準備於翌日淩晨乘曉霧再行攻擊，遂停止進攻。至中午時，兩軍已實際上處於休戰狀態。
日中兩軍隔著大同江的戰鬥，難決勝敗。
馬玉昆善於防守，日軍無法靠近。實際上，野津中將麾下的日軍主力已經把子彈打光了。除了白刃戰以外，已經不能再攻擊。