劉伯承命令江漢軍區部隊在鍾祥一帶發動攻勢，致使白崇禧的先頭增援部隊一七二旅不敢孤軍冒進，在京山、鍾祥一線停了下來，等待整編二十師的主力。--這種散漫行軍式的增援，幾乎等於放任共產黨軍隊攻擊襄陽。
十五日黃昏，襄陽的總攻戰打響。六縱十七旅由旅長李德生指揮擔任第一梯隊，四十九團一營從西關經大石橋攻擊西門，其餘兵力為預備隊;十六旅由旅長尤太忠指揮縱深戰鬥，其四十七團三營為主攻，由城西北配合十七旅攻城。四十六團為第二梯隊，由西門攻擊;十八旅為第三梯隊，準備巷戰;陝南軍區十二旅攻擊東北角，桐柏軍區二十八旅攻擊東南角，策應西門主攻。
二十時二十分，火炮抵近轟擊西門城防工事。爆破組在炮火中連續爆破，把城牆炸開了一個大洞。突擊隊員趁硝煙未散迅速跨過大石橋，豎梯登城。梯子很快就被守軍炸斷了，第一批攀梯的官兵全部摔下，其中的一部分官兵犧牲。一營三連李發科排長發現炸開的大洞距離地麵不太高，他蹲下身讓戰士踩著他的肩膀上去，戰士嶽秀清和馮秀林兩人因此率先登上城頭，後續部隊不顧傷亡在突破口擊退守軍的數次反擊，將突破口牢牢控製。戰後，四十九團因打開西門的戰功被授予“襄陽特功團”稱號。
西門被突破後，在西北角攻擊的四十七團也轉由西門突入。
巷戰在黑暗中開始了。四十九團向十字街，四十六團向十字街東南，四十七團向西北角，五十團向北街，五十二團向米花街，五十四團向南門裏。攻擊部隊不與少數守軍糾纏，迅速分割穿插將城內守軍割裂。天蒙蒙亮的時候，守軍陣地隻剩下東街楊家祠堂內的綏靖區司令部和鼓樓兩處了。上午十點鼓樓守軍投降。攻擊部隊把康澤的綏靖區司令部包圍得水泄不通。楊家祠堂是個四進院落，四角築有堅固堡壘，中心是一座三層主堡，互相有坑道相連。此時，康澤在坑道裏，郭勳祺則在中心碉堡裏負責指揮作戰。康澤司令部裏的特務營和憲兵隊數百人在郭勳祺的督戰下拚死頑抗。僵持至下午十六時，共產黨軍隊開始了最後的攻擊，炮兵射擊、工兵爆破、步兵衝擊，楊家祠堂的圍牆被轟垮，塔樓工事被炸塌。八十三團三營教導員張景純和五十四團二營副教導員要秉仁率部衝進了康澤指揮部的核心區。
五十四團二營六連指導員王秀斌跟著俘虜找到康澤進入碉堡的坑道口，戰士高鴻嶺和楊鳳臣鑽了進去，他們沿著狹窄潮濕的坑道，想在橫七豎八的屍體中尋找康澤，但是沒有找到。二營副教導員要秉仁決定再細找一遍時，看見陝南軍區十二旅三十四團的官兵押著一個微胖的軍官過來了，戰士們說他是康澤，但被俘的軍官說話了:“我不是康澤，我是郭勳祺。”
要秉仁帶領戰士又下了坑道，他覺得沒有捉到康澤，戰役等於白打了。他們扒開每一具屍體辨認，當他拉開一具屍體的時候，發現裏麵有個洞口，洞裏麵有四五具屍體，屍體有人為擺放的痕跡。要秉仁踢了一腳，一具屍體的腿抽搐了一下，戰士們一擁而上將這具“屍體”拖了出來。要秉仁認定這個人不但活著，而且和康澤有點像。“屍體”來到院子裏後，集合在那裏的俘虜們說:“康司令也來了!”要秉仁這下鬆了一口氣。
襄陽攻堅戰於七月十六日黃昏十八時結束。