城内，会合城内潜伏的部队。
次日上午八点，李宏指挥部队正式向大同城发起了进攻。
炮声隆隆，弹雨横飞，整座大同城在中国军队猛烈的炮火中摇摇欲坠，地动山摇。
李宏采取了声东击西之计，在东、北两个方向打得是轰轰烈烈，实则将破城重点放在了南城。
面对攻城部队迅猛的攻势，日伪军被打得死伤惨重，城墙上血肉横飞，尸横遍地。为了挡住攻城部队在东城、北城的猛攻，日军指挥官不断抽调南城、西城部队增援，致使两个方向防守越来越薄弱。
中午时分，大同城内突然躁动，潜伏的晋北抗日支队战士兵分两路，一路割断城内所有电话线，袭击日军指挥部，一路直攻南门，抢夺城门。
与此同时，城外的部队立刻乘势杀出，以强大的火力压制城头日伪军，向城南发起了雷霆万钧般的进攻。
日伪军被前后夹击，根本抵挡不住，不到二十分钟就被攻破城门。攻城部队迅速涌进城内，一路肃清城墙残敌，一路杀向城内，势不可挡。
战至下午两点，大同城日伪军全军覆没。至此，中国军队成功光复大同。