7月27日上午11點，龍軍開始了進攻前的火力準備。炮火急襲後，龍軍戰鬥工兵第一和第四突擊旅的強擊戰鬥群發起了衝擊，企圖從三個方向衝進艾爾米塔什宮，但是未得到可靠壓制的蘇軍火力點立刻噴射出猛烈的火力。龍軍士兵紛紛中彈倒地，掩護出擊的十幾輛坦克也被反坦克炮擊毀大半，第一次衝擊失利。
下午13點，龍軍89門火炮、自行火和火箭炮對艾爾米塔什宮暴露的火力點進行了30分鐘地直接打擊，艾爾米塔什宮的牆面頓時變得千瘡百孔，用磚石堵住門窗構成的火力點連同後面的士兵都被炸碎，在宮殿厚實的牆面也被炸開若干大洞。
趁著蘇軍火力被壓制的時候，龍軍各強擊支隊在十幾輛熊式突擊坦克和自行爆炸車的掩護下，重新發起衝擊。他們利用空地上的障礙物和兵器殘骸作掩護交替前進，避開蘇軍正面火力，緩慢地向宮殿推進。終於在14點25分，第二戰鬥工兵旅進了艾爾米塔什宮。
突入的龍軍立刻分成小組，逐層肅清大樓第一層的蘇軍。雙方在房間內、樓梯上、走廊裡展開了激烈的近距離交戰，幾乎動用了所有類型的武器，從匕首、刺刀、手榴彈直到重機槍、火焰噴射器。自動武器像颳風一樣狂掃，宮殿的牆壁全都變成了蜂窩狀。急紅眼的中國士兵把本來是「坦克殺手」的單兵火箭筒也用來對付蘇軍步兵，向裡面架著機槍的的蘇軍防禦部隊胡亂噴射，擊中的地方不是一片血霧就是轟然一個大洞。
由於面積太大，龍軍攻進來後，也只能攻佔一塊地方鞏固一塊地方，不可能像別的建築物那樣一蹴而就。蘇軍甚至把原來室內戰鬥根本用不上的重機槍也抬進來，向對面龍軍猛掃。落到蘇軍手中的長柄火箭彈也成了龍軍的噩夢，蘇軍摸到一枚就不管三七二十一向龍軍發射。
在硝煙瀰漫光線昏暗的宮殿內部，不斷有雙方士兵從樓梯或樓板上的大洞跌下，摔在堅硬的地面上死去。龍軍付出慘重代價後，終於肅清了宮殿的下面幾層的蘇軍，但據守大樓的蘇軍拒不投降，要與敵人死戰到底。
7月27日18點，力量對比的天平開始向龍軍傾斜，隨著越來越多的蘇聯士兵被打死，蘇軍的抵抗開始減弱了。這時不想在即將勝利的時刻付出更大代價的龍軍指揮官，召喚坦克向宮殿尚在蘇軍手中的樓層射擊。停在宮殿前面廣場上的坦克立即開火，磚石夾雜著蘇聯士兵的身體四處橫飛。
來自戰鬥工兵第一突擊集群的龍軍士兵劉向陽中士在艾爾米塔什宮主樓圓頂上升起了中國陸軍軍旗和五爪金龍旗。
27日晚上，總理府裡殘剩下的人，包括日丹諾夫和霍津等人開始突圍，留守的蘇聯部隊為此動用了5輛坦克……但在通過艾爾米塔什宮附近的電車軌道時被幹掉了，日丹諾夫死在了突圍途中。被打散的霍津等人則在通過貧民區時看見了工人從窗戶裡伸出的示威拳頭。這是蘇聯工人階級在末日臨頭的紅色布爾什維克面前顯示的全部威力。霍津將軍成為了中國人的俘虜。
7月28日，在斯大林格勒個別地方，殘存的蘇軍和龍軍正在夏宮附近展開激戰。該師不足一營的剩餘部隊在夏宮附近的街壘和動物園的地堡裡，進行著最後有組織的抵抗。到了當天中午，戰鬥仍然沒有結束。而下午2點鐘，蘇軍最後1輛坦克被丟棄在距離彼得一世青銅紀念碑只有幾百米的地方，最後一門蘇軍的反坦克炮也被摧毀，失去了坦克的蘇聯坦克手毫不猶豫地拿起了步兵武器，與步兵一起進行了最後的戰鬥。傍晚，這裡的蘇軍被徹底殲滅，一面五爪金龍旗插在了彼得一世青銅紀念碑上的青銅馬上面。
7月28日8點，費久寧斯基少將向龍軍表示蘇軍拒絕無條件投降。此時，斯大林格勒市內只剩下個別地方還有蘇軍在憑借為數不多的彈藥固守在孤零零的街壘或大樓中，成了黑色海洋中的孤島。
龍軍所有火炮一齊向蘇軍陣地開火，明確警告蘇聯人不投降只能自取滅亡。
7月29日晚，龍軍最後肅清了艾爾米塔什宮的殘敵。
7月29日凌晨四點左右，斯大林格勒城防副司令扎卡采夫大校來到龍軍陳濟棠將軍的指揮部，告訴對方，費久寧斯基少將已經自殺，然後向斯大林格勒城防部隊下達了立即停止抵抗的命令。
30日15點，斯大林格勒城防部隊全部放下武器，斯大林格勒巷戰和整個戰役正式結束。昔日的俄羅斯帝國的首都、俄國革命的搖籃，從這一天起正式落入了中國人之手。
同一天，斯大林格勒的防禦者，蘇聯總參謀長，康斯坦丁#朱可夫在經過了數天艱苦的旅程之後到達了莫斯科。
朱可夫的車子剛剛開到了克里姆林宮。斯大林衛隊長迎接他並通知說：「最高統帥病了，正在他住所裡工作。」
斯大林感冒了，面色不好，冷淡地接待朱可夫，然後走到地圖跟前，慢慢的問道：「你聽說了麼？斯大林格勒被那個小傢伙攻佔了。」
「嗯！」朱可夫微微的點了點頭，他臉色複雜的對斯大林說道：「領袖，斯大林格勒被中國人佔領是我的恥辱。我希望立刻帶領部隊去收復斯大林格勒這個我們黨的聖地！」
「不！」斯大林微微的擺了擺手，「現在的情況對於我們而言十分危險，而且已經不單單是斯大林格勒一個城市的問題了。更何況，斯大林格勒也是經過了一番血戰之後才失守的。他們將中國人最強大的一個戰略集團牢牢的盯在了那裡三個月之久。所以這次戰役有它積極的一面。」
朱可夫聽到斯大林的話，才微微的鬆了一口氣。斯大林並沒有因為他丟失斯大林格勒而怪罪自己。
「康斯坦丁諾維奇，你認為中國人最近期間會從列寧格勒抽調部隊南下嗎？」
「我想很有可能。」朱可夫迅速的回答道：「敵人隨在斯大林格勒損失慘重，但是，他們的裝甲部隊的損失並不大。雖然，有情報表明，龍軍在戰鬥的後期投入了大量的裝甲部隊，但是番號只有第四裝甲集團軍，而他們的坦克和摩托化部隊已經從斯大林格勒地區調到了中央方向某地。所以，斯大林格勒地區的敵人南下是有可能的。」
「你認為光緒將把從斯大林格勒地區調出的坦克和摩托化部隊用在哪裡？」
「顯然。用在莫斯科方向，當然，要在補充人員和維修兵器之後。但是以現在的天氣和龍軍的調整，他們至少需要兩周以上的時間。」
斯大林在沉默了片刻之後，指著地圖上維亞茲瑪—熱科夫地區對朱可夫說道：「你看，這裡的情況很嚴重。我無法從西方方面軍和預備隊方面軍得到有關真實情況的詳細報告。由於不瞭解敵人進攻的地點和部署，以及我軍的狀況，我們不能定下任何決心。現在請你到總參謀部去一趟，詳細弄清那裡的情況，並隨時給我來電話，我等著你的消息。」
告別了最高統帥，朱可夫迅速的到總參謀長沙波什尼科夫那裡去，向他詳細報告了斯大林格勒地區的情況。
離開沙波什尼科夫那裡，朱可夫直接乘車到西方方面軍司令部去。途中朱可夫先詳細的研究了前線的情況和敵我雙方的行動，當抵達西方方面軍司令部時已是夜間。值班員報告說，所有的領導人員都在司令員那裡開會。司令員屋子點著蠟燭，有點昏暗。桌子旁邊坐著科涅夫、索科洛夫斯基、布爾加寧、馬蘭金，每一個人都是極度疲勞的樣子。
「我受最高統帥的委託來瞭解情況，而且要直接從這裡用電話向他匯報。」朱可夫走進了會場之後迅速的開口命令。
方面軍作戰部長馬蘭金中將介紹一些最新情況，在聽取了對方的介紹之後，朱可夫迅速給斯大林打了電話，向斯大林匯報了西部戰線情況。
「現在主要的危險是莫扎伊斯克防線的掩護兵力薄弱，因而敵人的裝甲坦克兵有可能突然出現在莫斯科附近，應盡快設法從別處抽調部隊，增強莫扎伊斯克防線。」
斯大林則大聲的問道：「西方方面軍的第19和第20集團軍以及博爾金指揮的集群在什麼地方？」
朱可夫迅速的回答說：「被合圍在維亞茲瑪以西和西南地區，因為陳濟棠的裝甲部隊已經出現在了維亞茲瑪以東的奧廖爾。他們的裝甲集群正沿著奧廖爾——圖拉公路向圖拉前進。另外，李宗仁的裝甲部隊也越過了熱科夫，從克林向加裡寧方向前進。估計他們正在對維亞茲瑪的守軍進行深遠的包圍。」
「你打算做些什麼.「現在我要去找布瓊尼，我需要得到確實的情報，此外，我還要親自去指揮部隊。」朱可夫迅速的開口「你知道預備隊方面軍的司令部在什麼地方嗎？」
朱可夫接著開口：「我到小雅羅斯拉韋茨地區某個地方去找。」
「好，你去找布瓊尼，並從他那裡立即打電話給我。」說道這裡斯大林冷冷的掛斷了電話。