隨著歐陽軒一聲令下，臨安城外的霹靂軍炮兵陣地同時開火了。上千門重炮齊射的威勢堪比山崩地裂，炮彈過處煙塵四起土木橫飛。雖然土木工事削弱了爆炸的威力，但躲在其中之人仍被震得口吐鮮血，有的還被震聾。半刻鐘過後，隨著炮管的發燙發紅，炮聲逐漸稀疏下來。硝煙散去，臨安城牆雖倒塌了數處，但整體卻完好。作為宋帝國的首都，臨安城比湖州、嘉興等城高大堅固不少，甚至不比襄陽城弱，加之伯顏苦心修築的城防工事，倒是抗住了霹靂軍的第一輪炮擊。
如果按照總參謀部製定的計劃，霹靂軍火炮應優先清理掉敵人在城牆上的火炮。偽軍的炮位雖然都有土木掩體保護，但也抗不住長期的集火炮擊。伯顏為了防止火炮不被摧毀，抓了不少百姓在炮位前充作人肉盾。為了減少城牆上百姓的傷亡，歐陽軒下令放低炮口，集中轟擊城門樓或城牆中下部。束手束腳之下，火炮的命中率下降了不少。眼下臨安城牆雖然被轟了幾段缺口，但敵人的火炮損失很小，加之有寬闊護城河所阻，霹靂軍要衝入城中，須得拿人命去填。
兩難之中，歐陽軒隻得同意昝萬壽和張玨所請，命令炮兵轟擊敵人的炮位，並擴大城牆缺口，又命助戰的義軍伐木以備在護城河上架橋。與此同時，六隻熱氣球也騰空而起，在臨安上空撒布勸降傳單。熱氣球飄在城池上空一裡處，偽軍的弓箭火槍射程不能及，其火炮射程雖能達二裡半，卻不能對空仰射，隻得眼睜睜看著傳單隨風飄灑在城中各處。傳單上的文字倒也簡單，即宣傳投降不殺，輕罪者免罪，重罪者減罪，並號召百姓起兵反抗。伯顏下令追繳銷毀傳單，但這些傳單足有數萬張之多，那裡收繳的完？不多時，傳單上的信息便傳遍了城中的守軍和百姓。
親眼目睹了霹靂軍火炮威勢之後，守軍士兵都不想再作無謂的掙紮了。伯顏分給了他們大量財物不假，可前提要有命享受。對守軍心理衝擊更大的還是來自空中的攻擊。熱氣球不僅拋下了傳單，還在伯顏的府?——也就是臨安皇宮，投下幾顆手雷。這些手雷雖然隻炸傷了幾個倒黴鬼，卻讓伯顏的親衛隊也有投降之心，在他們看來，這意味著長生天也站在霹靂軍的一邊。畏懼死亡是人的本能，即便對伯顏忠誠度最高的蒙古色目士兵也是如此。當得知投降可以保全性命，服完苦役後還可以分得土地，過上吃穿不愁的安穩日子時，他們死戰到底的決心動搖了。如果再追隨伯顏頑抗到底，怕是死後也不會被長生天接納。
第二日一大早，隨著一陣嘹亮的銅號，霹靂軍火炮又準備開始炮擊了。炮兵們正緊張調整炮位，修正諸元參數，做射擊前的最後準備。按照歐陽軒的命令，炮兵將對城牆上的敵炮進行集火射擊。在這之後步兵將在火力掩護下，踏過義軍在護城河上架設的浮橋，從崩塌缺口攻城。正在此時，城中各個城門方向皆傳來喊殺聲和爆炸聲，皇宮方向還飄起了一股黑色的煙柱。聽聞這個消息歐陽軒大喜，知道城中內應開始動手了，遂下令炮火急襲。就在昨晚，一名偽軍裨將在火狐情報員的帶領下，偷偷潛出城，聲稱包括伯顏親信在內的數十名守軍將校已決定棄暗投明，此次冒險出城便是要與霹靂軍約定裡應外合的信號。
在熱氣球拋灑傳單之後，偽軍原本就是人心惶惶，眼下城中又是殺聲四起，皇宮方向還傳來連續的爆炸聲，這讓他們更無戰意。借著炮火急襲之後的硝煙，義軍迅速搭建了浮橋，步兵過河後從城牆缺口處殺進了城內。在此過程中霹靂軍隻遭到了零星的阻擊，大部分偽軍眼見蜂擁而入的霹靂軍士兵，紛紛跪地請降。那些作為監軍的死硬份子，雖然心知情況不妙，卻仍然負隅頑抗。隻不過他們的掙紮是徒勞無功的，在凶猛的火力之下，皆被打成了馬蜂窩。此次承擔突擊任務的霹靂軍步兵，每個班配置了兩挺輕機槍，並由膀大腰圓的士兵端在手中衝在最前麵，片刻之間便能摞倒大片敵人。
當霹靂軍將數十裡的城牆全部控製時，天色已然晚儘，但城中的喊殺聲並未停止。城中央的皇宮還燃起了熊熊大火，在西下的夕陽餘暉中顯得格外耀眼。據城內起義軍派來的聯絡員稱，參加起義的偽軍士兵約有七千人，既有新附軍，也有蒙古漢軍，甚至還有蒙古和色目士兵，他們的對手是守衛皇宮的一千伯顏親衛。由於缺乏統一協調，也因為缺乏攻城器材，他們雖進攻了整整一天，付出一千餘人的傷亡，也用弓箭射殺了宮牆上過半的守衛，卻對堅固的宮牆毫無辦法。無奈之下，他們開始采用火攻之法，隻不過這個辦法效果並不佳，隻得請求霹靂軍支援。
歐陽軒允其所請，他先是讓人慰勞了起義軍，又派兵將皇宮包圍起來，並在宮門處架起了機槍。要將火炮拖入城中需要一定時間，而眼下天色已晚，如果強攻隻會讓士兵付出無所謂的犧牲。也不適合進攻。歐陽軒之所以不進攻，還有一個近乎邪惡的想法——皇宮已經起火，不妨讓伯顏一夥再炙烤一晚，如果變成烤乳豬正好懲罰其屠滅常州的罪行。如果火勢不夠旺，那就讓他們多活一晚，待明日再收拾他們。歐陽軒已經下令，如果伯顏被活捉，會將其押到常州城槍斃，以告慰被屠的無辜百姓。
天明之後，霹靂軍運來了十門重炮並再一次喊話投降，此時皇宮的大火雖小了不少，但仍未熄滅。望著重炮黑洞洞的炮口，皇宮中偽軍傾刻之間慌了。這些蒙古色目士兵雖然極其死硬，卻也並非完全不怕死。伯顏親手斬殺了幾名欲跳牆投降的士兵，又下令縱火焚燒皇宮。這座宮殿經過一百餘年不斷的營建，不僅有富麗堂皇亭台樓閣，也有麵積廣闊園林，可謂美侖美奐。在伯顏看來，既然結局已定，不如讓它成為自己的陪葬品。
當重炮轟開皇宮厚重的大門之時，伯顏及其手下的親衛皆死傷殆儘。伯顏及部分親衛是自刎身亡，有的則選擇跳入熊熊烈火之中自儘，口中還大喊“隻有戰死的蒙古人，沒有投降的蒙古人”。不肯追隨伯顏自殺的親衛占大部分，他們躲在宮門後準備投降。不料投降哀告聲剛出口，便被隆隆的炮聲所淹沒，隨即被掩埋在瓦礫之中，又被周邊火勢所吞沒。眼見皇宮內的大火已成燎原之勢，十丈之外便燎得麵皮發燙，稍近幾步須發便烤得焦黃卷曲，霹靂軍士兵也絕了救火之心，隻是組織防火隔離帶，防止火勢蔓延開來。
伯顏這種死法，讓歐陽軒極其惱怒。他知道生擒伯顏不可能，但認為可以用將頭顱懸掛在常州城外示眾，卻沒有料到其會屍骨無存。無可奈何之下，他隻得下令將伯顏死亡處的灰燼收集起來，鋪設在常州城門出口處，供來往的百姓踏踐，以告慰死在伯顏屠刀下的百姓。