城头上毫无防护准备的残敌队形本来就很密集，在这如冰雹一般的弹雨打击之下瞬间就出现了严重伤亡。云集在三娘子城城西一里城头上的近三千名左右的残敌在猛烈的弹雨下短短不过一分钟左右的就被打倒了奖金三分之二。五百余名负责登城突击的战士在火力掩护刚刚结束不过两秒的情况下就展开了针对城头的突击。在火力掩护结束十秒之内，就有超过一半的战士利用勾索等上了城头。
城头上的蒙古人在猛烈的铅弹打击后十余秒后的时间后也有不少人反应过来，几十名最为勇敢的的人把十几名战士推落城下，可更多的战士还是并不畏惧袭来刀枪的情况下翻过了城垛。以手中可长可短的套管钢矛与刚刚经历过火力打击的残敌直接展开了肉搏。
城南与城北的蒙古人集结起队伍不断的增援过来，可登上城头的战士们在西城头上也越聚越多。在双方都形成了五排以上的队列的情况下，精钢武装起来的全面防护外加自信带来的士气优势还是压倒了并不擅长肉搏近战，也没有完善组织的蒙古各部。
不过在这种面对面的肉搏中，还是有不少战士在战斗中因为头部遭到重创而遭到负伤。在近战中杀伤了两三千名敌人的情况下，进攻的各连先锋也付出了百余人的伤亡。可为了锻炼队伍在肉搏中的勇气，整个扫荡城头的作战中，并没有哪个连队大量的运用燧发排枪以挽救局势。
在十月二日傍晚就遭到过严重打击的蒙古残部虽然参战的多是青壮主力，可在城头上拼死决战的决心似乎还没有新军攻打辽阳城时那些满州老弱意志更顽强。在伤亡损失超过半数，最勇敢的人大多数战死之后再也没有了继续抵抗的意志选择了放下武器投降。