下午，第2旅旅長柳雲龍接到命令便向清軍堡壘發動進攻。鎮江城牆本身就高大，清軍吸取教訓，認為高大的城牆無法阻擋北伐軍的腳步，因此在城牆外一箭之地挖掘5米寬、深達i2米的壕溝，並在壕溝裡放上水。另外，在壕溝裡側構築堡壘，並形成層次分明的縱深防線。
清軍在外圍陣地佈置少量兵力，主要兵力分佈在城牆上，居高臨下阻擋進攻。擔任鎮江防禦的總兵是聶士成，是樹字營的把總。吳慶來到南京後，破格提拔聶士成擔任鎮江總兵。淮軍樹字營、慶字營是李鴻章的嫡系部隊，他們獵裝了最先進的雷敏頓聯珠步槍，另外聶士成還有10門先進的西洋步兵炮，20門清軍製造的火炮。城內有淮軍1500人，清軍綠營2000人，總兵力為3500人防守鎮江。
南京外圍防線工事非常有特點，鎮江至丹徒區域適合進攻，丹徒至句容是水網和稻田區域，大部隊無法展開。而另一個進攻點是句容及江寧區域，因此清軍把重點防禦放在鎮江至丹徒、句容至江寧區域內。人都是自私的，清軍內部尤為明顯。吳慶讓樹字營防禦鎮江至丹徒一線，丹徒至句容由清軍綠營把守，句容至江寧由麾下慶字營鎮守。
一則叛軍若由江寧一線發動進攻，路途遙遠十分難行。另外江寧距離南京城最近，可以就近守城，也可以迅速撤退到江北岸。清軍內部這種小農意識十分嚴重，彼此不信任、作戰不協調一致是早已有之並不奇怪。此時，站在城牆上的聶士成，而立之年被破格提拔，這種殊榮可遇不可求。所謂士為知己者而死，是武將的準則。
作為武將，聶士成勇敢無畏、視死如歸不在話下。若是讓他通盤考慮，目前狀態下他還不具備起碼的洞察全局水平。其實炮台被打殘，他的防線已經出現重大隱患，可是並沒有引起他足夠的重視。既然火炮打沒了，乾脆讓炮兵變成步兵，在他的潛意識裡，叛軍水師是不會上岸進攻的。
在望遠鏡裡看到北伐軍穿著怪異的軍服，聶世成內心十分震驚。作為軍人看到對方訓練有素，一招一式的排兵佈陣如行雲流水，內心更加震驚。「難怪北伐軍如此強悍，瞧他們士兵敏捷的動作，就能看出這是一支訓練有素的隊伍，當年的太平軍、捻軍差遠了。」聶士成言不由衷。
「總兵大人，士氣可鼓不可洩，不可長他人志氣散換軍心！」部將不滿道。這位部將以前的軍階比聶世成高，哪成想此君搖身一變成為自己的頂頭上司，自然心裡有疙瘩。「我說的是實話，上午叛軍兵艦猛烈的炮擊，已經讓我們見識了敵人的強悍，下面肯定是一番惡戰！」聶世成表情威嚴，冷靜中透著一股凶狠。
彼時，旅長柳雲龍下達進攻命令，炮兵營火炮隨即開始射擊。伴隨炮彈的猛烈爆炸，前方清軍陣地出現了煙霧。10分鐘後炮火延伸。這功夫城內清軍大炮開始還擊，可是一輪齊射其射程根本夠不上。聶士成氣的鬍子抖動命令停止炮擊。「總兵大人，據說叛軍的火炮是自造，比洋人的火炮射程遠，而且爆炸威力猛烈，難怪叛軍有恃無恐，」屬下有些驚慌失措。聶士成臉色鐵青，心裡很不是滋味。
就在這時炮彈突然落到城牆上，並在清軍炮兵陣地上炸響。聶士成大吃一驚，對方居然在如此短時間內準確的計算出己方火炮的位置，原來前戲是火力偵察。清軍老式火炮是鑄鐵的十分沉重，若想轉移根本不可能。眼瞅著敵方火炮準確的落到炮位上，火炮被炸毀，聶士成沒有辦法，只好命令保護西洋大炮。由於洋火炮帶輪子也比較輕便，因此一輪轟炸只有一門洋炮被炸毀。
旅長柳雲龍在望遠鏡裡看到清軍的火炮被炸的一片狼藉，便命令停止炮擊。接著步兵開始發動攻擊，嘹亮軍號聲響起，士兵們抬著梯子向前潮水般的衝去。當攻擊部隊接近壕溝時，城牆上突然傳來炮聲，炮彈砸在進攻部隊序列裡，頓時人仰馬翻。旅長柳雲龍發現情況不妙，立即命令撤退。「媽的！立即給我把清軍的大炮炸掉！」柳雲龍氣的大聲咆哮。
可是炮擊效果不好，清軍及時轉移炮兵陣地，新一輪進攻又被打退。就這樣反反覆覆一直到黃昏，居然付出200人的傷亡代價，沒有推進到壕溝前。旅長柳雲龍有些鬱悶，立即把情況上報陳錦膛。陳錦膛瞭解情況後，也認為即便強攻突破，付出的代價也難以承受，隨即命令停止進攻。
看到副總司令鬱悶，范濤道：「看樣子這支淮軍有一定的戰鬥力，比清軍綠營強多了。要是水師能上岸發動進攻多好，看著乾著急使不上勁兒。」一語驚醒夢中人，陳錦膛忽然開竅道：「命令柳雲龍，立即派一個團登船，迂迴到上游發動攻擊。」大約子時左右，旗艦北伐號鐵甲戰艦打頭，7艘炮艦掩護搭載一個團士兵的貨船向上游進發。
進攻時間定在凌晨3時，屆時上岸的部隊在背後突然發動攻擊，讓清軍收尾難顧，一舉突破防線。一個小時後，船隊到達上游預定位置。非常意外岸邊居然沒有清軍士兵防守，可見清軍的防禦是多磨墨守成規。天剛放亮，鎮江西側突然傳來槍聲，槍聲劃破晨曦顯得十分恐怖。
打退北伐軍的進攻，守城清軍士氣大振。聶士成感受到火炮是固守城池的法寶，因此從新組織人手加強火炮力量。為了防止火炮被炸毀，他嚴格規定兩輪射擊後必須轉移位置。一直到午夜聶士成才入眠，緊張的心情鬆弛下來，他睡得十分香甜。突然傳來槍聲，聶士成鯉魚打挺爬起來。
本來就是合衣而寢，因此聶士成很快走出屋子。槍聲是從西邊傳來，不由得大吃一驚道：「怎麼回事，西邊為什麼打槍！」屬下不明就裡不知如何回答。這功夫一飛騎急速而來，沒等戰馬挺穩一名把總滾鞍下馬道：「總兵大人不好了，西側發現大批叛軍，」聶士成大急，立即提兵前往城西防守。
旅長柳雲龍見迂迴部隊在西側打響大喜，立即命令開炮。東西展開攻擊，清軍頓時混亂起來。西側沒有壕溝，城牆上只有固定的老式火炮威脅不大。士兵們衝到城牆跟下，密集的手榴彈首先光顧，伴隨爆炸的濃煙雲梯搭在城牆上，不久突擊隊登上城頭，儘管清軍死命防守，可是短兵相接的戰鬥，清軍難以抵擋。
坦率說淮軍有一定的戰鬥力，儘管城破淮軍士兵仍然奮力抵擋。反觀城裡的綠營官兵，心理防線率先崩潰，開始四處奔逃。聶士成連著殺了幾名綠營官佐都無濟於事，看到北伐軍突擊如此神速，尤其是他們手裡投擲的炸彈，炸的麾下人仰馬翻，根本抵擋不住。一個小時後東側宣告城破，東西兩側相繼打開突破口，戰鬥已經沒有懸念。
聶士成見到這番情景，知道回天無力。他痛苦地閉上眼睛準備揮刀自盡。「大人萬萬不可，侍衛上前奮力奪刀。這功夫一枚手榴彈在附近爆炸，爆炸的氣浪把聶士成掀翻在地。有人驚慌喊道：「總兵大人陣亡了，總兵大人陣亡了！」清軍立即崩潰了。伴隨北伐軍繳槍不殺的吶喊，清軍士兵成片的舉手投降。
下午2時，鎮江城內已經沒有了槍聲，北伐軍一部馬不停蹄沿著防線內側向丹徒攻擊前進。陳錦膛在鎮江碼頭上岸入城。「報告副總司令，戰鬥全部結束。城內清軍有500人逃往丹徒，其餘全部被俘。鎮江總兵聶士成那？」陳錦膛關心聶士成，原因是出征前，鄧子軒捎信如果俘虜聶士成，一定要善待並說服他家入北伐軍行列。並反覆交代此人是一名戰將，如果能為己所用，對於瓦解清軍能起到事半功倍的作用。
其實現在聶士成還是一位無名之輩，鄧子軒是基於後世他的卓越表現，完全是出於好感的舉措。此人勇有餘謀不足。但是鄧子軒堅信。在歷史上能展露頭角的人物絕不是無能之輩，也許他的才華被清廷埋沒了。是金子總會閃光的，經過打磨戰火的錘煉，一定會出彩。戰爭需要勇敢地戰將，戰爭更需要視死如歸的勇士。
「他是被手榴彈震暈了，據他的手下講這傢伙要殺身成仁！」柳雲龍有些不屑一顧。「立即把聶士成押來我要見他！」陳錦膛大聲喊道。不一會兒高大、魁梧的聶士成五花大綁出現在眼前。陳錦膛見到聶士成暗暗稱奇，暗忖此人果然彪悍，難怪鄧子軒看中此人。「怎麼這樣對待聶將軍，成何體統！」陳錦膛上前鬆綁。
「用不著假惺惺的，敗軍之將無話可說，要殺要刮悉聽尊便。」聶士成大義凜然、無所畏懼。「果然是一員猛將。鄙人是北伐軍副總司令陳錦膛。當年我是捻軍，多少好兄弟死在你們淮軍手裡。要說仇恨我與你們是不共戴天。」「既然如此還等什麼？我聶士成要是眨一下眼睛就他媽是孬種。」
「我為什麼要殺你？仇恨應該算在清廷頭上。鄧總司令告誡我們，為了民族大業，為了推翻**無能、反動的滿清朝廷，我們可以寬恕任何人。日後我們攻佔京城，即便抓獲光緒皇帝、慈禧太后也不會誅殺。鄧總司令說過，李鴻章有大才，是一位不可多得的人物，無論他什麼時候選擇投誠都會重用他。」
聶士成聞聽有些吃驚，陳錦膛笑道：「聶將軍，我知道你一時想不開，去留悉聽尊便。前提是我們拿下南京後，你可以選擇留下或者離開，這段時間你就跟在我的身旁。」陳錦膛知道眼前之人不會輕易就範，此舉反而讓他大有好感。當天晚上陳錦膛設宴與聶士成對飲。聶士成依然冷冰冰沉默不語。
陳錦膛笑道：「聶將軍，我知道你不服氣，認為我們採用偷襲戰術。有句話說道，英雄不問出處關鍵是結果。想必你對孫子兵法諳熟，兵者詭道也。實話與你說，我們正面強攻同樣可以破城，不過要付出一定的傷亡代價。北伐軍是一支新式軍隊，我們在軍校訓練軍官時就告誡，如何戰勝敵人可以不擇手段、無所不及。我們將官所要追尋的不僅僅是如何戰勝敵人，而是要用最小的代價戰勝敵人。」聶士成聞聽有所觸動。