Затем, в соответствии с приказом Тухачевского, отданным в 4.50 утра 17 марта 1921 года, после продолжительного артиллерийского обстрела была предпринята вторая атака на остров, в ходе которой около 25-30 000 красных солдат вышли на лед - или, что более страшно, в воду на глубину около фута с тающим льдом под ней. В этих условиях, когда поднялась темная вода, непонятно, какое преимущество могли дать белые халаты, в которые многие были "замаскированы". Их дополняла масса артиллерии на северном и южном берегах залива (включая множество тяжелых орудий, привезенных на север, как и сам Тухачевский, с бездействующих фронтов против Польши) и приток около 300 старших большевиков, спешивших на место событий с X съезда партии в Москве. Однако, опять же, остается неизвестным, какой военный эффект имело большинство этих необученных делегатов; есть предположение, что красная артиллерия (и немногочисленные бомбардировочные самолеты) нанесли больший ущерб собственным силам (разбив лед), чем "врагу". Но, тем не менее, к 17-18 марта 1921 года восстание было подавлено, а город и крепость Кронштадт и весь остров Котлин вернулись в руки советской власти. Тухачевский, не ступив на остров, через два дня передал командование А.И. Седякину и вернулся на юг, в Смоленск, чтобы руководить реорганизацией Западного фронта, поскольку Рижский мирный договор (18 марта 1921 года) скрепил мир с Польшей. Задуманные им планы по применению отравляющего газа для обезвреживания линкоров в Кронштадтской гавани не пришлось реализовывать, так как моряки на борту линкоров "Петропавловск" и "Севастополь", узнав о планах повстанческих лидеров по уничтожению кораблей, свергли их, взяли под контроль и сдались. Еще одна гражданская война внутри гражданской войны.
Количество погибших и раненых с обеих сторон этого географически ограниченного, но чрезвычайно значимого фронта гражданской войны остается предметом споров. Официальные советские источники утверждали, что в ходе боев было убито около 1 000 повстанцев, 2 000 ранено и 6 528 взято в плен, а в Красной армии погибло 527 человек и 3 285 ранено, но это, скорее всего, грубое искажение истинного числа жертв: недавно опубликованные советские документы свидетельствуют, что в ходе боев было убито по меньшей мере вдвое больше повстанцев, а в рядах Красной армии могло погибнуть до 2 000 солдат. Более того, по оценкам, более 2 000 кронштадтцев были впоследствии казнены ЧК и еще столько же отправлены в лагеря на Белом море (на Соловецких островах) и в другие места, большинство из них были приговорены к пяти годам заключения. В отличие от этого, никто из большевистских чиновников, удерживаемых мятежниками, не был убит или ранен. Несколько тысяч моряков (возможно, до 8 тысяч, и среди них Петриченко) бежали по льду в Финляндию. Когда вскоре после этого лед на заливе растаял, сотни трупов также были выброшены на финские берега, что вызвало официальную жалобу в Москву из Хельсинки о риске для здоровья.
Загадкой остается и появление во французской газете Le Matin за две недели до восстания сообщения о якобы готовящемся восстании в Кронштадте. Возможно, это связано с "Меморандумом по вопросу об организации восстания в Кронштадте", который, вероятно, был составлен эмигрантами Кадетом и другими членами Национального центра. Этот документ (который, судя по всему, был написан в январе 1921 года) содержал очень подробную и точную информацию о том, как ресурсы, персонал и оружие в Кронштадте могут быть использованы для восстания в марте 1921 года; но почему ссыльные антибольшевики должны были задуматься об организации восстания в городе, который в то время все еще считался бастионом большевизма, остается неясным. Как заключил Пол Аврич, хотя эти сообщения довольно точно предвещали грядущие события на Котлине, "ложные слухи такого рода, стимулированные желанием выдать желаемое за действительное и общим брожением внутри России, в то время были отнюдь не редкостью". Можно даже допустить, что они были бы более необычными, если бы один или два из них не оказались столь проницательными.
Больше споров в исторической литературе вызывает состав экипажей Балтийского флота в Кронштадте в 1921 году. Позже, в эмиграции, в ответ на критику со стороны Эммы Гольдман, Виктора Сержа и других анархистов он заявил, что предал революцию, разгромив Кронштадт, Троцкий и его сторонники утверждали, что большинство пролетарских кронштадтцев 1917 года - тех, кого бывший военный комиссар когда-то превозносил как "славу и гордость революции", - к 1921 году уже не было на военно-морской базе (они были отправлены на различные фронты гражданской войны в течение предыдущих трех лет), а у тех, кто остался, революционный пыл был разбавлен новым притоком мелкобуржуазных и крестьянских элементов. Однако историк Исраэль Гетцлер в 1983 году опубликовал данные, согласно которым не менее 75 процентов матросов Балтийского флота в 1921 году были призваны на службу до 1918 года, а на "Петропавловске" и "Севастополе" не менее 93,9 процента экипажей были призваны до 1918 года. Что изменилось, обнаружил Гетцлер, так это уменьшение среди них опытных большевиков: только 12 процентов кронштадтских большевиков в 1921 году вступили в партию до января 1919 года.