На следующий день, когда художник допивал чай, собираясь дописывать этюд, раздались воинственные возгласы и послышалась стрельба. Верещагин понял серьезность положения — противник начал штурм крепости — и, схватив револьвер, бросился к Бухарским воротам. Именно оттуда доносилась стрельба. Гарнизон защитников крепости насчитывал всего до пятисот человек. У противника же, судя по наблюдениям, было тысяч двадцать. Оборона крепости осложнялась тем, что стены были старые, в пробоинах.
Достигнув ворот и видя малочисленность защитников, Верещагин схватил ружье первого попавшегося убитого солдата и набил карманы патронами. Атакующие располагали плохим оружием, но стреляли метко, к тому же из маленьких амбразур, пробитых в окружавших крепость глинобитных строениях. У русских таких амбразур в крепостной стене не было, огонь пришлось вести из-за ее полуобвалившегося гребня, почти на виду у противника, что и вызвало большие потери.
В течение семи суток сражался Верещагин в рядах защитников крепости как простой солдат. Поначалу солдаты называли его «ваше степенство», но потом когда принявший на себя командование одним из опасных участков полковник Назаров, человек дерзкой отваги, назвал его Василием Васильевичем, то все это подхватили, и скоро весь гарнизон стал звать Верещагина по имени и отчеству.
Художник так описал один из драматических эпизодов обороны крепости: «В это время начальник крепостной артиллерии бравый капитан Михневич, всюду поспевавший, раздал нам ручные гранаты для бросания через стены в неприятельские толпы. Между тем шум что-то затих, так что мы не знали, куда бросать их, да к тому же подозревали, не затевают ли какой особой каверзы — надобно было посмотреть через стену, где неприятель и что он делает. Офицеры посылали нескольких солдат, но те отнекивались, один толкал вперед другого — смерть почти верная.
„Постойте, я учился гимнастике“. И прежде чем Назаров успел закричать: „Что вы, Василий Васильевич, перестаньте, не делайте этого“, — я был уже высоко.
„Сойдите, сойдите“, — шептал Назаров, но я не сошел, стыдно было, хотя, признаюсь, и жутко. Стою там, согнувшись под самым гребнем, да и думаю: „Как же это, однако, перегнусь туда, ведь убьют!“ Думал, думал — все эти думы в такие минуты быстро пробегают в голове, в одну-две секунды, — да и выпрямился во весь рост! Передо мной открылась у стен и между саклями страшная масса народа и в стороне кучка в больших чалмах, должно быть на совещании. Все это подняло головы и в первую минуту точно замерло от удивления, что и спасло меня; когда уже опомнились и заревели: „Мана! мана!“, т. е. вот, вот! — я уже успел спрятаться — десятки пуль влепились в стену над этим местом, аж пыль пошла.
„Сходите, бога ради, скорее“, — вопил снизу милейший Назаров, и, конечно, повторять этого не нужно было; я указал место, где были массы народа, и наши гранатки скоро подняли страшный переполох и гвалт, т. е. достигли цели».
Наступило некоторое затишье. Защитники крепости, еле державшиеся на ногах от усталости, использовали передышку, чтобы подкрепиться. Было уже темно, когда нападающие пошли на штурм с хриплым ревом многих тысяч голосов и возгласами: «Аллах!», «Аллах!» В пробоинах и над гребнем стен показались головы противника. Орудия защитников дали залп картечью. Пороховой дым застлал все впереди. Но нападающие не унимались. За первой попыткой штурма последовала вторая, третья. Но каждый раз неприятель отступал под залпами картечи с большими потерями.
Атака нападавших захлебнулась, и они отошли. Защитники сделали вылазку и запалили ближайшие к крепости строения, откуда противник мог скрытно вести огонь. Когда гарнизон уже не ждал следующей атаки, группа нападавших незаметно пробралась сквозь уцелевшие дома к самым воротам и там проделала брешь в стене. Во время ожесточенной схватки Верещагин был ранен в левую ногу ударом камня. Назаров, обнажив шашку, пытался увлечь солдат вперед, чтобы схватиться с врагом врукопашную, но солдаты не решились последовать за ним. Тогда отчаянная, дерзкая мысль овладела Верещагиным: «Если солдаты не идут вперед, надо их увлечь своим примером. Но ведь могут убить… Авось не убьют!»