當(dāng)蔣介石到陳誠(chéng)的炮兵陣地進(jìn)行督戰(zhàn)時(shí)，炮兵營(yíng)長(zhǎng)陳誠(chéng)的部下抓住了一名敵軍的偵察人員。陳誠(chéng)親自審問(wèn)，終于使那人供出了北門城樓上隱蔽機(jī)槍的位置。第二天攻擊前，陳誠(chéng)向蔣介石建議，將6門炮隱蔽運(yùn)動(dòng)到離城僅500米的小樹林里，實(shí)施近距離射擊，得到蔣介石的同意。東征軍采用蔣先云的建議，準(zhǔn)備好一堆堆潑上煤油的濕稻草，在戰(zhàn)斗打響后點(diǎn)燃，讓滾滾濃煙順風(fēng)吹向北城門，以阻擋敵人視線。
攻擊開始后，陳誠(chéng)第一炮就打掉了那個(gè)隱蔽的機(jī)槍位置，并很快將北門城樓右側(cè)10米處炸開一個(gè)缺口。炮擊過(guò)后，數(shù)百名奮勇隊(duì)員用竹梯翻爬城墻。在第四團(tuán)當(dāng)連長(zhǎng)的陳賡在奮力爬城時(shí)被子彈打中右腳，他用手拔出彈頭繼續(xù)沖殺。奮勇隊(duì)第一攻擊梯隊(duì)指揮陳明仁第一個(gè)登上了城頭。幾乎同時(shí)，蔣先云的第七團(tuán)也攻破西門，但蔣先云也3處負(fù)傷。何應(yīng)欽見登城成功，立即命令總預(yù)備隊(duì)沖鋒。楊坤如聽到北門告急，本想親自上北城門督戰(zhàn)，但由于炮火太猛，只得率部從東門逃走，在逃跑中被擊傷。
城門被打開后，東征將士各部隊(duì)分別入城，一面在街上將殘敵繳械，一面跟蹤追擊。下午5時(shí)30分，惠州在30個(gè)小時(shí)內(nèi)被東征軍攻克。此役東征軍共殲敵2000余人，而東征軍也傷亡近1000人。到下午6時(shí)，東征軍已將城內(nèi)戰(zhàn)場(chǎng)打掃完畢，宣傳隊(duì)也進(jìn)入城內(nèi)開展安民活動(dòng)。
16日下午2時(shí)，東征軍官兵集會(huì)追悼陣亡將士，會(huì)場(chǎng)上懸掛由蔣介石題寫的“陣亡將士精神不死”的橫幅。宣讀祭文后，總政治部主任周恩來(lái)發(fā)表了講話。同日，蔣介石宣布拆除惠州城墻。