太平军总结了上次衡州穴地攻城的经验，林凤祥部负责攻城的前军中，挑选各营悍勇兵卒五十人打头阵，敢死之士在尘埃尚未落地之时，便带头拼死冲入缺口，林凤祥率太平军继后蜂拥而入。各部清军见状蜂拥过来堵缺口，但无奈缺口太大，太平军各部前仆后继的蜂拥而至，清军抵挡不住，当日武昌被太平军攻陷。
太平军攻入城后，常禄、王锦绣部清军凶顽无比，兀自与太平军巷战顽抗。太平军四处搜杀，杀红眼了的太平军兵卒们干脆拒绝接受守军投降，又打开监狱释放囚犯。这些囚犯纷纷跟从太平军对原武昌官员士兵进行清算，各省来援清军被杀十之八九，只有武昌本地士兵躲在家中冒充平民逃得性命。
混乱一直持续到第二天，萧云贵下达了止杀令，但此刻城内三千余清军差不多已经被屠戮一空，太平军才封刀入城。由于进城前，萧云贵严令各军不许杀害一个百姓，是以武昌百姓得以保全，城内百姓极恨常大淳，于是摆香案箪壶迎接太平军，十里街道上张灯结彩，到比过节还要热闹。其中有些仪式倒是仿照清俗旧例，与太平天国礼制不符，太平军中许多典官见状大怒，纷纷拔刀喝骂，却被萧云贵止住。
萧云贵在城门口高声晓谕全军：“中华大地沦陷清妖之手已逾百年，此地百姓不知狄夷之别，也未曾沐我天父上帝恩泽，更不知我汉家衣冠为何，尔等典官该循循善诱，而非拔刀怒向！本王特在此严谕，今后新破之城，百姓旧俗与我天国不尽同者不为罪，各军人等不可以此入罪，应待入城后由各军典官循循善诱，相助百姓屏除旧习方可！”众典官闻言才还刀入鞘，遵令而行。
萧云贵此举让武昌百姓对太平军更是好感大增，基本没有犯历史上洪杨太平军入武昌城时犯下的过错。这还是洪韵儿提醒的，历史上太平军入武昌城后，洪杨犯了几个错误，一个是将阖城百姓全数拉入太平军中，强分男女馆，禁止婚嫁，取消私财，让武昌百姓苦不堪言。其二对于普通平民推行进贡的政策。武昌居民可以自愿以金银，茶米，油盐，鸡鸭进贡，达到一定数量后太平天国颁给执照。虽然进贡是自愿的，但获得进贡执照后可以不用进馆当兵，于是武昌居民纷纷进贡，以求免军役，但执照发得甚少。其三是废除一切商业贸易，商店货物没收，因为废除了商贸，金银货币的存在也无必要，金银等物品也全部没收，似乎老兄弟可以保留在一定限度内的财物。其四便是对迎接他们入城的百姓举刀相向，原因就是百姓们有许多旧例与太平天国不符。
所以洪韵儿出言提醒萧云贵，一定不能再犯和洪杨同样的错误，否则他俩就是脑袋被驴踢了。
入城之后，萧云贵号令各军严肃街面治安，先前被放出来的罪犯重新由左宗棠、李寿蓉、王闿运等人审问，但凡确实有罪的流氓恶棍一律按太平天国的刑律处置。结果那些想浑水摸鱼的流氓、恶棍没开心多久，太平天国的法度比起清律来还要严苛不少，结果这些人大多都被斩首示众。除掉一批街面上的泼皮恶棍之后，武昌街面上秩序井然，城内的百姓对太平军的好感又增。
武昌城内原有清廷官员一百余人，除常大淳等人自杀外，包括双福在内，大部分被游街后处以极刑，只有少数官声较好的官吏被关入牢房，萧云贵打算劝降一些清廷良心不坏的官吏帮着管理武昌城。
清算得差不多后，萧云贵才宣布即使官兵也可以投降，唯独满人不赦。萧云贵经过杨秀清的讲述后也明白过来，这时候他干的是你死我活的阶级斗争，可不是讲仁义的治世之时，所以眼下除了杀之外，没有什么好说的。于是乎，半夜里满城的满人、八旗汉军被带出城外屠戮一空，数千具尸体被集中掩埋。武昌城的百姓早晨起床发现城内似乎不见了一些人，但也没有深究，因为他们的注意力被太平军的开仓放粮之举吸引了。
点算完各处府库之后，太平军开仓放粮，每户百姓给米十升，油盐些许，满城穷苦百姓都是欢呼起来。
武昌攻城战，太平军有几个亮点值得一提，一是因典水匠唐财常的加入，在岳州收得的水手万人编为水营，正式成立水军。西殿太平军对水上战斗力量的重视，是保证其在东进武昌后，屡屡获胜的根本原因，清军在两湖一带没有正规的水师，制江权控制在太平军手里，战争主动权完全为太平军掌握，直到曾国藩纳江忠源、郭嵩焘建议，在衡州建湘军水师，清军才拥有与太平天国抗衡的水军。不过眼下历史已经改变，衡州落入太平军手中，天知道湘军水师何时才会出现。
二是攻城战术有了提高，在穴地爆破中，这次武昌之战太平军采用了一条隧道多个洞穴，几个方向同时起爆的方法，爆破威力更为巨大，在挖掘地道的过程中，太平军不断敲锣打鼓，以扰乱城内伏地听音辨别方向的盲人，使江忠源发明的盲人听道绝招被破。
太平军爆破之后，攻击各部呈梯字形涌入缺口，步军和爆破的土营配合十分默契，一改在衡州爆破而不能入的状况。破城之后，太平军轮番使用兵力，后衞部队背负米饭跟于先遣队之后，待先头部队饥疲时代其继续攻击，将先头部队换下吃饭休息，后面女营的女兵在洪韵儿带领下，又隔江煮饭，跟着源源不断送到后队手中，如此轮番吃饭休息，而攻势丝毫不减，清军残余部队毫无逃遁的时机。
是役，湖北巡抚常大淳、湖北提督双福，学政、光禄寺卿冯培元，布政使梁星源，按察使瑞元，道员王寿同、王东槐、林恩熙，知府明善、董振铎，同知周祖衔，知县绣麟，而总兵王锦绣、常禄皆以援师入城助守，大部死于城内，只有少数官吏被关押，消息传出后，清军沿江两岸城池风声鹤唳，报急文书如雪片般飞入京师。