В 3 часа, по ракете, войска поднялись и выступили к назначенным по диспозиции пунктам; в 5 1/2 в густом тумане двинулись на штурм. Атаку с запада и севера производили три колонны генерал-майоров Львова, Ласси и Мекноба, под общим начальством генерал-поручика Потемкина. На левой половине боевого порядка действовали три колонны бригадиров Орлова, Платова и генерал-майора Голенищева-Кутузова, под общим начальством генерал-поручика Самойлова. Из них четвертая и пятая состояли из спешенных казаков с укороченными пиками, а пятая исключительно из казаков-новобранцев; обе колонны подчинялись генерал-майору Безбородко. Стрелки, шедшие в голове колонн, должны были остановиться у крепостного рва и огнем поражать защитников. Наконец, для десанта и атаки с речной стороны, под начальством генерал-майора Рибаса назначались три же колонны — генерал-майора Арсеньева, бригадира Чепеги и гвардии майора Маркова. Кавалерийский резерв сухопутной стороны располагался перед тремя воротами и состоял под общим начальством бригадира Вестфалена. Сам Суворов находился на северной стороне, невдалеке от третьей колонны.
Колонны двинулись в порядке, соблюдая тишину; Турки сидели смирно, не выдавая себя ни одним выстрелом. Но когда колонны подошли шагов на 300 или 400, открылся адский огонь; атакующие ускоренным шагом продолжали движение. Прежде других подошла ко рву вторая колонна, перешла ров, по лестницам взошла на вал и распространилась влево, очищая вал от защитников. Подоспела скоро и первая колонна, которой приходилось действовать против каменного редута Табия. Овладеть этим редутом открытою силою было совершенно невозможно; колонна направилась правее, к палисаду, протянутому от редута к берегу Дуная. Генерал Львов перелез через палисад, за ним сделали тоже самое Фанагорийские гренадеры и Апшеронские егеря (пришедшие из-под Галаца) и атакою во фланг и с тыла овладели ближайшими дунайскими батареями, под картечным огнем из Табии. Из редута налетела на них вылазка и ударила в сабли; колонна штыками отбила вылазку; не обращая внимания на картечный огонь и ручные гранаты, обошла редут под самыми его стенами, оставила его позади себя и продолжала движение вперед. Львов был ранен, за ним полковник князь Лобанов-Ростовский;. повел колонну полковник Золотухин, на штыках дорвался до ворот, овладел ими, затем другими, впустил через ворота резерв и соединился со второю колонною. В это время, на противоположном фланге, шестая колонна тоже овладела бастионом, но держалась с большими усилиями под напором Турок, получавших беспрестанно свежие подкрепления, причем убит бригадир Рибопьер. Дважды Кутузов оттеснял неприятеля и дважды был сам оттеснен к самому валу. Произошло замедление, которое в настоящих обстоятельствах не обещало ничего хорошего. Кутузов двинул резерв, оставив часть его для обороны занятого рва; свежие силы произвели бурную атаку на скопившихся Турок и опрокинули их окончательно. Колонна стала твердою ногою на бастион и, разделившись на две части, двинулась по куртинам для очищения соседних.
Еще труднее была выполнена задача 4 и 5 колоннами, составленными из казаков. Когда часть четвертой колонны взошла на вал, а другая оставалась еще за рвом, соседние Бендерские ворота вдруг отворились и Турки, бросившись в ров, ударили во фланг атакующим. Колонна таким образом была разрезана на двое, и положение находившихся на валу становилось очень опасным. Тут, вне крепости, произошла ожесточенная хватка; сражавшиеся смешались в темноте, крики ура и алла беспрестанно сменялись, указывая, какая сторона одерживала верх; казаки несли страшный урон и гибли под саблями Турок почти безоружные, с перерубленными пиками. В это время пятая колонна, двигавшаяся невдалеке от четвертой, встретила глубокий крепостной ров, наполненный водою по пояс человеку. Перейдя ров под сильным перекрестным огнем, казаки стали взбираться на вал, по услышали вправо от себя громкие крики Турок и затем шум жестокой свалки, произведенной вылазкой. Они остановились в недоумении, стали колебаться и тотчас же были сбиты с вала в ров. Суворов, находившийся неподалеку от 4 колонны, извещенный о дурном у нее обороте дела, тотчас послал подмогу из частных резервов обоих флангов и из общего кавалерийского. Усилия прибывших войск быстро изменили картину боя; Турки, оставшиеся вне крепости, погибли почти все под штыками и саблями. Обе колонны опять пошли на штурм, после тяжелых усилий утвердились на валу при содействии присланного Кутузовым батальона, вошли в связь с 3 и 6 колоннами, и часть казаков проникла до самого берега реки по лощине, облегчив таким образом задачу колонны Арсеньева. При этом генерал Безбородко был ранен, место его заступил бригадир Платов.
Труднее всех выпала роль третьей колонне, штурмовавшей с северной стороны самый сильный бастион крепостной ограды. Вышина вала и глубина рва были так велики, что приходилось 5 1/2-саженные лестницы связывать по две в одну. Войска эскаладировали с чрезвычайными усилиями и наверху вала встретили такой отпор, о который разбивалась самая энергическая настойчивость. Только когда подоспел резерв, удалось сломить Турок, утвердиться на бастионе и завладеть соседними верками, причем Мекноб был тяжело ранен.
Одновременно с атакою сухопутной стороны произведена атака и речной. Несмотря на сильный туман, суда флотилии благополучно подошли к берегу, производя неумолчный огонь, под защитою его сделали высадку и двинулись вперед. Хорошо распределенные и направленные части войск ударили на Турок повсеместно и одновременно, с беззаветною храбростью; начальники, в том числе несколько иностранных офицеров, давали солдатам блестящий пример своим бесстрашием. Многие из них были ранены, но порыв войск не ослабел. Быстрому и удачному ходу атаки, в самом начале много содействовала первая штурмовая сухопутная колонна, завладевшая несколькими дунайскими батареями и тем облегчившая высадку войск. Турки были сбиты с речной стороны также успешно, как с сухопутной, и Рибас вошел в связь с колоннами Львова и Кутузова.
В 8 часов утра вся ограда крепости находилась в руках Русских. Потеря была большая, расстройство значительное; Турки массировались и готовились к отчаянной обороне на улицах и в домах. Рассвело; числительное неравенство противников сделалось заметным; к тому же сильные числом были в массах, а слабые в растянутой линии. Приказано было как можно скорее устроиться, перевести дух и продолжать атаку, не давая Туркам опомниться. Колонны двинулись, завязался такой упорный бой, с которым ночной штурм не мог идти в сравнение. Шло не общее сражение, а вереница частных кровопролитных дел, прекращавшихся на одних местах и начинавшихся через минуту на других. Каждая площадь была полем сражения; в каждой улице и переулке обороняющийся не упускал воспользоваться выгодами своего положения. Из домов летели в Русских пули; большие дома, особенно «ханы», т.е. гостиницы, обратились в настоящие маленькие крепостцы и замки, которые надо было штурмовать с помощью лестниц и выламывать ворота или разбивать их пушечными выстрелами.
Русские войска подвигались концентрически, живое кольцо вокруг Турок сжималось. Давалось это с тяжкими усилиями и большим уроном, особенно терпели казаки 4 и 5 колонн; вследствие неполноты своего вооружения, они не могли действовать с такою смелостью и отвагой, как другие, и победный путь доставался им дорого. Был момент, когда на большой площади они, окруженные Турками, могли погибнуть, если бы не выручила их регулярная пехота и Черноморские казаки с флотилии. Не обходилось без таких опасных эпизодов и в других местах, с другими войсками. Один из татарских султанов, Каплан-гирей, собрав несколько тысяч Турок и Татар, бурным потоком опрокинулся на наступающих. Смяв Черноморских казаков и отняв у них 2 пушки, он перебил бы их без остатка, если бы не подоспели три батальона, но и те решили дело не сразу. Окруженный Каплан-гирей бросался как лев во все стороны, на все предложения сдаться отвечал сабельными ударами и умер на штыках; с ним полегло тысячи 3 или 4. Но подобные эпизоды не могли уже изменить исхода боя. Согласно приказанию Суворова вступили в город все резервы, пехотные и кавалерийские; но работала одна пехота, пробиваясь к городскому центру, а коннице велено было держаться поодаль и обирать у убитых ружья и патронницы. Первым добрался до середины города генерал Ласси; за ним стали постепенно сближаться другие. К часу дня был занят весь город; Турки продолжали обороняться лишь в мечети, двух ханах и редуте Табия, но не могли продержаться долго и частию были выбиты, частью сдались.