День 9 февраля, начался для осажденных с рева трубы, после которой из стана врага прилетела стрела с грамоткой пану воеводе и пановьям ротмистрам, с предложением о почетной капитуляции со всем оружием и знаменами. И снова польский гонор в руководстве гарнизона замка, отказался капитулировать. Через час в ответ на польский гонор, 'заговорили' русские пушки. Полдня орудийной пальбы, нанесшей осажденным весьма чувствительные потери и общий штурм, сигналом для которого послужил взрыв замковых ворот. В образовавшийся в обороняемом периметре пролом, устремились штурмовые отряды первой дивизии. Пану Довойно было затруднительно поддержать воинов отбивающих приступ московитов со стороны Нижнего замка и прикрыть резервами пролом, на месте ворот, ибо резервов у него не было. А снять воинов с иной части стены и перебросить к пролому, он так же не мог, царские ратники лезли по склонам холма к стенам, со всех сторон. Особенно угрожающее положение сложилось на участке обороны над Двиной, там московиты, под прикрытием бомб своих орудий, уже поднялись на вверх холма и завязали рубку на остатках стены.
Действительно за ночь артиллерийская батарея на Иванском острове была усилена 'единорогами' дивизионного подчинения из первой дивизии, которые оказали действенную помощь атакующей пехоте своими снарядами, основательно проредив и загнав в укрытие польско-литовское-немецкое воинство.
Через три часа после начала штурма, оставшиеся в живых защитники замка начали массово сдаваться на милость победителей, а до темноты русские полностью взяли под контроль всю территорию 'Горы'. Город Полоцк пал и перешел из владений Великого князя Литовского, под руку Московского царя.
На протяжении всего времени осады Полоцка, с 30 января вплоть до падения города, русским командованием были четко организованы разведка и охранение окрестностей в ближней и дальней округе. В первый же день осады застава была выслана за Двину, к Бельчицкому монастырю. Несколько дней, до полного смыкания кольца осады, застава в Задвинье оставалась на месте, однако её состав ежедневно сменялся. Затем заставы и дозоры начали отправлять дальше, по Виленской дороге до 'Глубоцкой волости' на шестьдесят-шестьдесят пять километров, чуть не доходя до Глубокого, а также на десяток километров по Луцкой дороге. Помимо передовых застав1 февраля выслали отряды для охраны кошей и наряда с обозами, подтягивавшихся еще целую неделю по великолуцкой дороге.
Виленский воевода и великий гетман литовский Николай Радзивилл мало что мог противопоставить московской армии. Несмотря на взятие Полоцка, великий князь все-таки послал великому гетману помощь. Но даже отправленное ему Сигизмундом Августом подкрепление под командованием воеводичей Русского и Поморского, да пана Ляского, до него почти не дошло. Из всех посланных панов, лишь первый, не спеша двинулся с сотней конных, а два последних даже не почесались исполнить королевское повеление и остались на месте. Но гетманы Радзивилл (Рыжий) и Ходкевич не отчаялись и выступили из Минска, ещё до осада Полоцка, с собранным ими отрядов в количестве порядка двух с половиной тысяч пехоты и конницы, против московских войск. Более этого Великий гетман литовский собрать не смог, как из-за поспешности и отсутствия времени для ожидания отрядов из отдаленных поветов, так и из-за ограниченности золота в его и Ходкевича карманах. Имеющее серебро, в связи с огромным количеством ходящих медных подделок, брать отказывались категорически. Пришлось даже направить гонца в столицу и 'оголить' её, вызвав к себе почти весь гарнизон, оставив на месте 'косых, больных и хромых'. Весть о начале осады застала их в пути, после чего последовало смена планов. С такими силами не навоюешь и тогда гетманы прибегли к хитрости распустили слухи о наличии у них войска в сорок тысяч человек при двадцати-двадцати шести пушках. Устные слухи подтвердились и экстренный выпуск виленских летучих листков, успокаивающий подданных Великого Литовского князя сбором большого войска способного защитить их. Усилиями Ходкевича несколько экземпляров попали русским разъездам. Не имея сил напасть на московские рати, гетманы рассчитывали слухами и листками оттянуть от Полоцка часть русской армии и помочь городскому гарнизону продержаться до прибытия подкрепления от короля. Отряд гетманов переправился через Березину и Черницу и стал кружить на расстоянии около пятнадцати километров вокруг осажденного Полоцка и московского войска, стой же целью, оттянуть часть осаждающих от города на себя. Замысел удался, но лишь отчасти. 3 февраля казанские татары 'привели из загонов двух литвинов: Марка Иванова, да Федка Сафонова', кои, по приказу гетмана Николая (Рыжего) явились дезинформаторами. По их словам, ертоул вместе с 'Варколапом' был уже в пяти-шести километрах от Бобыничей. Встревожившись, московское командование послало пятнадцати тысячный отряд служивых татар во главе с их царевичем Ибаком и воеводами князем Репниным да князем Ярославовым. Отряд двигался по дороге Полоцк - Бобыничи, до которого было около тридцати километров и вернулся назад, узнав от языков, что Радзивилл, стоявший 'в Глубокой', это около восьмидесяти километров от Полоцка, передвинулся '...к бору у Черной речки', растущего на расстоянии около сорока пяти километров от осажденного города. Царевич решил не рисковать и дал приказ на отход. Тем более появилась и официальная причина отхода отряда, болезнь и смерть князя Репнин. И еще неоднократно отрывали гетманы отряды русских от основной рати, но до боя так дело и не дошло до самого падения Полоцка.