敵人憑借工事，作垂死掙紮，他們投擲的手榴彈成堆地在突破口 爆炸，我軍也以成堆的手榴彈還擊。
“小鬼子，我日 你祖宗！”關健時刻，一個戰士站了出來，他趁著夜色衝到了敵人的工事前，把一個10公斤的大炸藥包塞進敵人工事，轟的一聲巨響，將敵人的火力炸啞，我軍乘機占領了突破口陣地。
石井一夫見城牆被八路軍突破，不由大驚，他立即組織城內能組織起來的日軍，包括督導隊在內，連續組織了8次反撲。
然而，此時的八路軍早已不是當年缺槍少彈的八路軍，冷雲峰在費縣的兵工廠生產出了大量的槍支彈藥，使得八路軍擁有了充足的彈藥儲備，形成了強大的火力，日軍進攻了八次，但八次均被八路軍擊潰。
戰鬥開始向兩翼發展，在八路軍戰士的猛衝猛打下，沿城牆所有敵人的掩體和火力點，都被我軍摧毀。接著我軍向城裏各個區域挺進，與敵展開激烈的巷戰。
從突破口到南門的250米中，進攻部隊共攻克敵人25個大掩體和幾十個小掩體。戰鬥進展激烈、迅速，根本來不及推移臨時擋牆，而將敵屍垛起來作擋牆。拚殺6個小時後，敵人千名“敢死隊”員被消滅了七八百，我軍逼近北城門樓。
遠處，就是天主教堂，逼進天主教堂的正是教導一團，章老四知道，進攻天主教堂必然有一場血戰，就在章老四布置進攻的時候，天主教堂卻傳來了一陣槍聲，隨後，一麵白旗升了起來，不一會兒，一個偽軍士兵舉著白旗跑了過來。
章老四很是詫異，看向了來人，那人向章老四行了一禮，口中說道：“八路軍長官，兄弟們不想給鬼子賣命了，把督戰的軍官和鬼子都殺了，現在我們就向你們投降。”
“好！”章老四一聽對方是投降的，立即興奮了起來，仔細一想，這些偽軍也不可能詐降，這一回就省事多了。
占領了天主教堂之後，八路軍各路大軍不斷向前挺進，全部進了城，就在這時，前麵的日偽軍竟然施放了毒氣，毒倒了不少戰士。
“同誌們，衝啊！”
為攻城而犧牲的大批的戰友報仇雪恨的時刻終於來到了！指戰員冒著敵人的毒氣，集中強大的火力，將殘敵不斷的分割包圍成細小的一塊塊，一片片地吃掉。敵人傷亡慘重，殘部紛紛繳械投降。
經過8個小時的巷戰，臨沂守敵幾乎被全殲。我軍俘虜日軍金城恒碩，王洪九部參謀陳維章、臨沂縣長韓文龍、臨沂保安大隊長許蘭笙，費縣縣長韓金聲、費縣保安大隊長邵子厚以下2000餘人。
石井一夫見無法突圍而出，讓人升起了了火堆，然後與殘餘的百餘日軍一個個跳入了火海自焚，自此，臨沂完全回到了人民的手中。
臨沂終於解放了！
看到遠處的臨沂城，冷雲峰百感交加，臨沂這座城市，在日本人的手中已經數年之久，現在，他終於回到了祖國的懷抱中，最重要的是，這次臨沂攻堅戰鍛煉的八路軍的攻堅能力，這是八路軍的一次重大的勝利！