1864年7月19日（清同治三年六月十六日）早晨，湘军担任主攻任务的部队齐集天京太平门外。

中午，湘军用地雷轰塌了城墙20余丈，湘军将领武明良、伍维寿、朱洪章、谭国泰、刘连捷、张诗日、沈鸿宾、罗雨春、李臣典等身先士卒，带领本营人马从倒口处攻入，各部湘勇也开始蜂拥而入，锐不可当。

天京守城的太平军纷纷以枪炮进行还击，用大桶火药向攻城的湘军泼洒，致使湘军死伤无数，但因湘军攻势猛烈，很快就被湘军武明良、伍维寿、朱洪章、刘连捷、谭国泰、张诗日等攻陷了龙广山，向太平门的太平军发动猛烈轰击，随后李祥和、王仕益部大量湘军从太平门月城攻入天京城。

当时的湘军分四路进击天京城：

一、中路湘军由王远和、王仕益、朱洪章、罗雨春、沈鸿宾、黄润昌、熊上珍等部进击，主攻天王府之北。

二、右路湘军由刘连捷、张诗日、谭国泰、崔文田等自台城往神策门一带，加上朱南桂、朱维堂、梁美材等部从神策门地道旁边梯攻而入，合力进攻狮子山，夺取仪凤门。

三、左一路湘军由彭毓橘率领罗朝云、赵河清、黄东南、武明良、武明善、武义山等由内城旧址进逼通济门。

四、左路湘军由萧孚泗、熊登武、萧庆衍、萧开印率萧致祥、周恒礼、李泰山、萧清世、萧恒书、朱吉玉、赵太和、刘长槐、萧上林等分途进攻朝阳、洪武二门。

各城城门守楼的太平军由于兵力有限，均无法抵挡得住湘军的凌厉攻势，悉数被湘军杀戮。

不久，湘军罗逢元、张定魁、彭椿年、张光明、杨西平、何鸣高、彭光友、熊绍濂、罗兴祥、叶必信等各率所部从聚宝门西面旧地道缺口开始攻入天京城。

而湘军李金洲、胡松江、朱文光、武交清、刘湘南、易孔昭、戴名山、张正荣等部则从通济门月城缘梯而上。

湘军陈湜、易良虎、易良豹、庞清垣率吴隆海、张叶江、晏恭山、冯盛德、陈汝俊、刘定发各营则猛攻旱西、水西两门月城。

面对湘军的进攻，太平军忠王李秀成率部向旱西门夺路冲出，但又被湘军陈湜大队所阻遏，只得转回清凉山。

与此同时，江南提督黄翼升率许云发等湘军水师各营，攻夺中关拦江矶石垒，乘胜猛攻滨江的太平军，遂后会同陆师陈湜、易良虎等夺取水西、旱西两门，傍晚时分，湘军已将守城太平军歼灭，天享全城各门皆破，均为湘军夺占。

7月28日，湘军统帅曾国藩来到了金陵，见到“城内自伪宫逆府以及民房悉付一炷。”“万室焚烧,百物荡尽,而贡院幸存。”“群尸山积”,“白骨山积”,“自五季以来,生灵涂炭,殆无逾于今日。”

随后，曾国藩上奏报称：此战歼灭了太平军十余万人！可是，这个数字到底是真还是假？但凡翻开史料记载，这十余万人恐怕是曾国藩夸大的吹牛吧。

从后来清朝官吏亲笔记录的与李秀成的谈话表明，当时的天京城中，只有居民两万人，士兵一万多人，而真正有战斗力守城的太平军也不过是数千人而已，如果有十万太平军将士，想必湘军也未必会那么快攻陷了天京。

在湘军攻入天京城之后，就开始把城中的老幼妇孺都杀了个精光。湘军曾国荃幕僚赵烈文的《能静居日记》也有杀人屠城的记载：老弱本地人民不能挑担又无窖可挖者，尽遭杀死……其幼孩未满二三岁者亦砍戮以为戏,，匍匐道上。妇女四十岁以下者一人俱无，老者无不负伤，或十余刀，数十刀，哀号之声，达于四远。

湘军为掩饰自己的抢掠行径，萧孚泗部官兵还放火焚烧了天王府和城内的大型建筑物，十年壮丽的天王府从此也化为了灰烬……

当时，在天王宫的一个宫女指认下，湘军于埋葬洪秀全的地下刨出天王的尸体，由于不用棺木，遍身都用绣龙黄缎子包裹着，虽然缠脚，但“亦系龙缎，头秃无发，须尚全存，已间白矣。左股右膀肉犹未脱。”曾氏兄弟和清朝刑部的相关官员，在验看了一通之后，证实确为洪秀全真身，于是湘军又行了戮尸极刑，折腾了一阵死尸之后，就开始举火把洪秀全的尸体烧成灰烬，然后把骨灰再次填入了巨炮之中，随着“轰隆”一声响，天王也又一次“升天”了。

在时隔30多年之后，同为清廷官吏与湖南老乡的谭嗣同，有一次，他在信中对其老师说:“顷来金陵，见满地荒寒气象。本地人言发匪(太平军)据城时并未焚杀，百姓安堵如故，不料湘军一破城，见人即杀，见屋即烧，子女玉帛扫数入于湘军，而金陵遂永穷矣。至今父老言之，犹深愤恨!”

由此可见，湘军屠城是真，但杀十万多人则有失所实。