就在李子元所部，在城內鏖戰的同時。在城外隨著雙塔寺和臥虎山，整個太原守敵最後兩個製高點失守後，誰都知道太原已經守不住了。實際上，城內的槍炮聲一響，城外的守軍軍心就已經是不打自亂了。
在各個方向攻擊部隊的進攻之下，其防禦體係逐步開始崩潰，已經出現整營、整營的敵軍繳械投降。在雙塔寺和臥虎山先後失守之後，城外的敵軍陣地更是出現了總崩潰的局麵。守敵部署在城外的十二個師，不是被殲滅就是試圖向城內潰退。
戰至二十日午夜，整個太原城外圍防線，除了城北還有少部分抵抗之外，其餘的守敵大部分被殲。隻有少部分腿快的，邊打邊撤勉強掙紮撤回了城內。在解決了太原城最後一道外圍防線之後，各部隊陸續在炮火的掩護之下開始攻城。
而進城部隊在攻占城東倉庫區之後，並按照總部的命令，向太原兵工廠一線快速攻擊前進，先後奪取了太原兵工廠等一係列重要目標。並派出部隊配合其他幾個方向的攻城部隊，先後奪取了太原南北兩個方向大部分城門。
戰至二十一日清晨，各方向的參戰部隊已經陸續衝進城。至在二十一日中午，進城的軍主力一部，攻占守敵總司令部。生俘太原守敵所有指揮官，並一批所謂日軍顧問。隨著太原守敵指揮係統被徹底的端掉，城內外還在抵抗的少量敵軍，徹底的喪失了抵抗下去的意誌。
至二十一日黃昏，城內外成建製還在抵抗之敵，陸續開始放下武器。至二十二日零時，伴隨著太原城內的最後一聲槍響落下，整個太原城內已經再無一絲抵抗。至此，從四八年十月分打響到現在，進行了六個月漫長苦戰的太原戰役，正式宣告徹底的結束。
太原這座在平津戰役結束後，已經成為華北最後一座還在南京方麵控製下的城市，正式宣告解放。同時也宣告了那位山西王，在山西長達四十年統治徹底的結束。整個華北，成為了一片紅色海洋。
雖然沒有能夠端掉敵軍司令部，活捉守敵司令官。但李子元指揮的部隊，卻是除了是第一支攻入城的部隊之外，還完整的奪取了整個太原兵工廠，以及太原發電廠。太原戰役，李子元成為參戰的三個兵團十個軍，以及晉中、呂梁等地方武裝中，戰果最大的一個。
僅僅山野炮和重迫擊炮，李子元所部就繳獲了一百多門。輕重機槍的數量，更是堆積如山。至於彈藥，那就更不用說了。就連眼下同樣已經解放的南京，在二月份空運過來的一批美械輕武器也成了李子元的戰利品。
此戰過後，李子元的部隊每個班，都配發了兩支湯姆森衝鋒槍。師屬炮兵除了原有的山炮營之外，還增加了一個晉造重迫擊炮營。各團八二迫擊炮的數量從四門增加到了八門，每個連都配備了兩門六零迫擊炮。
肅清太原城內殘敵之後，按照老總的命令。參戰各部隊抓緊時間打掃戰場，並將俘虜的敵軍押出城外。主力部隊除了留下一部清掃地雷，以及大批的爆炸物之外。也連續的開始撤出城市，將接收工作交給地方幹部以及留下的衛戍部隊。
他們是野戰軍，並不負責解放城市的守備和警戒。在太原城內槍聲徹底落下之後，除了一個軍太原城內擔任警戒，以及威懾隱藏起來的殘敵之外。其餘參加攻城的部隊，已經全部撤出太原城。
打掃完畢戰場，李子元指揮部隊返回原來的集訓地，按照上級的命令開始整訓俘虜，調整武器裝備，進入一個短暫的休整期間。而在接收城市的地方幹部努力之下，太原這座華北除了天津、北平之外的最大工業城市，也迅速的恢複了往日的平靜。
在太原戰役結束第六天，李子元向兵團部和軍部請了一天的假，帶著一家人進了太原城。他這次進城不是為了瀏覽太原，這座自古以來就是中國北方重鎮的城市風光。而是要進城尋找，並探望常娟的父母。
盡管自己已經再婚，可常娟活著時候的願望，李子元是一定要幫著完成的。而善解人意的劉翠，對李子元的這個做法非但沒有反對，還大力的表示了支持，並帶著長子陪著李子元一同進城尋找。
一家人乘坐李子元的吉普車，在擔心城內有未肅清的殘存匪特會打黑槍的馬永成，而專門派出的乘坐一輛中吉普警衛班的護送之下，從已經被清理出來的東城門進了太原城。隻是在進入太原城之後，並不知道常娟父母家具體位置的李子元，隻能一路邊找一路打聽。