翌日拂晓，天色微明。城东和城北方向，河北军区炮兵旅集中了数十门山炮、野炮和迫击炮，向着预设的鬼子阵地发起了猛烈的轰击，坚固的城垣砖石飞溅，鬼子的明碉暗堡在爆炸中破裂。
冲锋号响起。第一旅、第二旅的战士们从进攻出发阵地跃出，向着城东和城北的外围阵地发起了冲击。机枪火力压制着鬼子的反击，掷弹筒和迫击炮精准地敲掉暴露的火力点。战斗从一开始就进入了白热化。
果然，城内的坂本少将根据判断，认定八路军主攻方向在城东和城北，立即下令将作为机动力量的鬼子预备队顶了上去，并严令伪军部队死守阵地，同时急电北平，要求航空兵立即出动，轰炸城外的八路军攻击部队。
就在城东城北杀声震天，鬼子注意力被完全吸引之时，在保定城南和城西的广阔地域上，一股股浓密的烟柱冲天而起。战士们将准备好的湿柴、稻草、废旧轮胎等物点燃，并按照命令撒上了能找到的各种能增烟的材料。很快，一片片巨大的烟幕墙形成，并随着微风缓缓向城墙方向飘移，逐渐将城南和城西的大片进攻区域笼罩在一片灰蒙蒙的迷雾之中。
上午九时许，天空中传来了鬼子飞机的引擎轰鸣声。从北平方向赶来的几架鬼子轰炸机和战斗机在保定上空盘旋，飞行员们惊讶地发现，预定的轰炸区域，尤其是他们认为战况激烈的城东和城北外围，被大面积的烟雾所覆盖，能见度极低，根本无法辨识具体目标。偶尔能看到烟雾下方闪烁的火光和模糊的人影，但贸然投弹无异于浪费弹药。试图降低高度侦察，却又遭到地面八路军零星但对低空目标颇具威胁的步兵火力射击。
日机在空中徒劳地盘旋了几圈，最终只能将炸弹胡乱投掷在烟雾边缘或依据不准确的地面指示进行轰炸，效果甚微。
与此同时，在浓烟的掩护下，保定城南和城西的寂静被彻底打破。第三旅、第四旅、第五旅、第六旅、第八旅的主力猛然发起了攻击，
在城南，第三旅的爆破手们在机枪和精准射手掩护下，利用烟雾接近城墙和外围碉堡。“轰，”“轰隆，”连续的巨响震得地动山摇，坚固的城墙被炸开数道巨大的缺口，铁丝网、雷区在定向爆破面前形同虚设。
战士们从缺口中涌入城内。防守此处的伪军本就士气低落，在吕正前期策反工作的影响下，面对如此猛烈的突击，部分人稍作抵抗便溃散或投降，更有少数部队在军官带领下阵前倒戈，调转枪口向身边的鬼子开火，进一步加剧了防御体系的崩溃。
城西的战斗同样激烈而高效。第五旅的突击队顶着城头残存火力点的射击，悍勇地架设云梯，攀爬城墙。一旦打开突破口，后续部队便毫不犹豫地涌入，沿着街道向城内中心区域猛插猛打。
战斗迅速从城墙争夺战转变为残酷激烈的巷战。入城部队以连、排为单位，逐屋争夺，清剿残敌。鬼子的抵抗依旧凶悍，往往依托坚固建筑物负隅顽抗，但在八路军战士们娴熟的小组配合、精准的射击和无所不在的爆破面前，一个个火力点被拔除，一段段街区被占领。
张百川的指挥部再次前移，设在了刚刚被攻克的两城关附近。
“报告，第三旅丁胜团已突破伪军核心阵地，正向鼓楼大街发展进攻，”
“第四旅报告，已在南大街与一股鬼子中队遭遇，正在激战，请求炮兵支援，”
“第五旅突破西城门，正在清剿瓮城残敌，”
“第八旅报告，策反的伪军一个营已配合我部行动，正在攻打鬼子守备司令部侧翼，”
捷报频传，但张百川的脸上并未见多少轻松。他深知攻城战的关键在于粉碎敌人的核心抵抗，尤其是鬼子成建制的部队。他拿起电话，直接要通了第一旅旅长许达：“许旅长吗？城东佯攻可以适当减弱压力，逐步转为牵制。你旅主力，立即抽调精锐，从已打开的城南缺口入城，向城中心鬼子可能的核心工事区域穿插，要快，要猛，打乱敌人的防御体系，”
“是，司令员放心，我带部队进去，”电话那头传来许达的声音。
放下电话，张百川又对萧参谋长命令道：“命令炮兵旅，集中部分火炮，对鬼子可能的指挥部、兵营、通讯枢纽等要害区域，进行间歇性扰乱射击，进一步摧毁其指挥和抵抗能力。”
罗政委则密切关注着部队的伤亡情况和战场纪律，及时下达指示：“通知各部队，注意保护城内重要设施和居民安全，严格执行俘虏政策，对伪军主要是瓦解争取，对负隅顽抗的鬼子则坚决消灭，”
战至午后，保定城内的枪炮声依旧密集，但八路军的攻势已如燎原之火，不可阻挡。多处鬼子的核心阵地被突破，伪军更是成建制地溃散或投降。鬼子守备司令官坂本少将在混乱中试图组织突围，但其退路已被迅速穿插的八路军部队截断。
傍晚时分，一股试图从城西北角突围的鬼子部队，遭到了早已严阵以待的骑兵旅的迎头痛击。在平原上失去了工事依托的鬼子步兵，在骑兵的冲击下不堪一击，很快被分割、歼灭。
下午6时城内大规模、有组织的抵抗基本平息，部队在清剿残敌。红旗先后在城门楼、鼓楼、以及原鬼子守备司令部的屋顶上升起，迎风招展。
张百川、罗政委、萧参谋长、吕正等人登上了残破的保定城头，眺望着这座硝烟尚未完全散尽的古城。城内，战士们正在紧张地救火、救治伤员、收拢俘虏、清理战场。城外，更多的部队和民兵正在开进，接管防务。
“保定拿下来了。”罗政委长舒一口气，语气中带着欣慰。
萧参谋长看着手中初步统计的战报，脸上露出笑容：“初步估算，此役歼鬼子约八千五百人，伪军五千余人，缴获无数。更重要的是，我们彻底打通了平汉线的重要节点。”
吕正感慨道：“拿下保定，冀中、冀西就连成一片了，鬼子在华北的囚笼政策，又被我们砸烂了一大块，”
张百川没有说话，保定光复无疑是在华北鬼子的心脏附近插下了一颗坚硬的钉子。他缓缓开口：“给延安和总部发电，报告保定光复的消息。同时，命令各部，抓紧时间休整补充，统计战果，总结经验。告诉同志们，艰巨的任务还在后面。”