林鳳翔、李開芳等與黃再興部太平軍會合，加上新挾裹的流民，共有四萬餘人，洋槍六千支，重新編齊八大點檢，浩浩蕩蕩進軍廬州，近萬捻軍騎兵隨行。
廬州為安徽巡撫蔣文慶所在。北出魯豫，西連湖北，「握南北之樞，雄制中權」「給毅江淮，所謂四戰之區，為兵家所必爭。」廬州西接巢湖，為江淮都會，控扼皖北重要糧源，是安徽重要的糧食基地。
蔣文慶也探聽到了發匪大部奔瀘州而來，於是沐浴更衣，焚香銘誓，要「仰答聖恩。」他特地將逃將恆興逮捕軍前，斬首祭旗。
雖然如此，但蔣文慶心知肚明，清軍在廬州的實際防務的比一年前太平軍過定遠時更為糟糕。為此，蔣文慶已經再三上表，就向軍機處叫苦不迭說：江南岸上自東流，下至蕪湖，瀕江數百里可泊，即隨處可以上岸。同時請求霍山的曼斯坦因集群「速來廬城援救」。
廬州城周長36里，城上垣垛「凡四干五百一七十有奇」，而兵勇僅兩千餘人，蔣文慶聽說發逆大部到來，他立即部署了全城的防守事宜，下令凡能助守城者悉聽登城，於是得萬餘人。
他分派員棄統帶駐守各門。因水西門枕高阜，環城皆山，城牆俱低而城外坡隴獨高，太平軍可紮營其上，俯瞰城中。蔣文慶便親自駐守，井將城牆加高加厚。布政使劉裕鈔日則總理軍務，夜則周歷各城，嚴密巡查，又令「各家各店送飯上城頭」。
蔣文慶還大言不慚地吹噓：「此處城池堅固，有我蔣某在此，汝等不必恐懼。如同三年前的安慶，定叫發匪損兵折將。」為驚魂不定的清軍官兵壯膽鼓氣。
蔣文慶一邊加強廬州城防務，一邊又分別徵調駐守六安、東關、淮北的兵勇援廬。
但是，曼施坦因已經跟在太平軍的後面，逐次控制了桐城和六安，但遲遲不向廬州靠攏。
11月12日，林鳳翔率領太平軍擊敗沙河防守的兵勇，進圍廬州。太平軍以城外民房為營壘，乘夜配置火力，騷擾攻堅。城內忙亂一夜，「城頭燈火槍炮，更鼓人聲，至曉不斷。次日晨，太平軍日以繼夜，分攻德勝、大東、小東及南北兩門，又用雲梯扒大西門月城。清軍登城抗拒，太平軍抵死不退，數十名將士英勇登上月城，與敵肉搏，終因人少力孤，未能突破。14日黎明，太平軍乘大霧猛攻北門，並分攻小東門牽制，雖然重創清軍，但仍未破城。
巧日，太平軍以小隊分攻六門牽制，而以大隊猛攻德勝門，架雲梯攀城。清軍竭力頑抗，擊退了攻勢。
太平軍攻勢猛烈，蔣文慶大驚，趕緊向曼斯坦因和霍普納告急：「圍廬發匪，內有廣賊高達數千。兩位都統速速來援。」
廣賊，是清軍對太平軍中「廣西老兄弟」的稱呼，常年交手之下，清軍也知道這些「廣賊」才是太平軍戰力的中堅。
但普魯士顧問雖然在清國呆了一段時間，卻不熟悉這些非正式的用法，霍普納看見「廣賊高達數千」幾個字，便依葫蘆畫瓢，描述自己當面揚州的形勢：「我部正面發匪高達數萬。實在沒有多餘兵力援蘆」
勝保等人，有心看洋人的笑話，也不糾正，就這樣將行文發給了軍機處，龍德斯泰德、蔣文慶以及曼斯坦因。
蔣文慶求救，太平軍的攻勢可沒有停歇，16日，攻撲敵小東門炮台，並攜帶雲梯爬城。守城廣勇施放火炮，封鎖進攻線，挫敗太以截太平軍。然後在夜間遣肥勇200餘名，由月城南穴地而出，偷襲太平軍隧道得逞，土營將士遭到傷亡。
11月17日，安徽綠營的援兵約2000名兵勇由東關馳援，抵廬州拱辰門外。18日，林鳳翔分兵打援，出動小隊由東面遷回至敵後，前後夾擊，敵軍馬隊先潰，兵勇隨即各自逃亡。太平軍陣斬清兵都司，斃敵數百。清兵遁回店埠。
蔣文慶見救兵不到，趕緊發出了第二封求援信。
曼斯坦因集群的騎兵，在廬州的西南面拉出騎兵幕，允許太平軍和其他農民軍的力量向廬州靠攏，卻不許他們離開，神機軍要把淮南的反叛力量聚而殲之。
可是對蔣文慶的求救，卻不能置之不理。如果見死不救，對綠營清軍的士氣打擊太大了，也會造成神機軍與其他各部的隔閡。曼斯坦因命令齊圖帶領龍騎虎槍營向著廬州機動，以為牽制，必要時突入廬州，協助守城。
齊圖滿口答應，帶領三千騎兵浩浩蕩蕩，直撲肥西。
瀘州也得知虎槍營正在到來，士氣大振，對太平軍的抵抗更堅決。與此同時，淮南更多的流民，捻子和其他各路豪傑，都在向廬州靠攏。
26日夜間，太平軍土營將士乘夜潛出，越過城壕，逼近城根，趕紮營壘，以為開挖地道之計。蔣文慶再次偵悉，即督兵勇在水西門月城穴牆而出，偷襲太平軍新營。而以廬江勇帶同本地練勇從紫金埂縫城而下，牽制大西門太平軍。太平軍未能預防，水西門外新營為敵所毀。蔣文慶復令六安勇乘夜自德勝門縫城而下，傍城紮營，圖攻太平軍營壘。28日，太平軍出動數千捻子猛攻近城清營，遭到三路夾擊，未獲戰果。同時，大西門太平軍趕挖隧道成功，立即點發地雷，轟倒月城1丈6尺。太平軍蜂擁而上，清軍拚力堵御，趕用沙袋石塊修築缺口，高與城齊。太平軍未得攻破月城。夜間，太平軍再次在水西門外潛過壕溝，紮營2座。
29日，清軍又縋城而出，攻撲新營，但被太平軍奮力擊退。是夜，水西門外太平軍以猛烈火力掩護，土營將士在營內搶挖地道。蔣文慶令兵勇從城內對掘，先後襲破兩洞。土營施工又遇曲折。
蔣文慶派出敢死之士，趁亂前往肥西探聽情況。
雲梯登城不能奏效，林鳳翔轉取穴地攻城戰術。12月1日，太平軍潛往大東門外護城河橋北，在水面搭造浮橋，派土營將士潛近城根，開挖隧道，深廣數丈。蔣文慶偵知，督傷兵勇在橋東紮營，40里之吳山廟，次口進抵水西門外高橋:太平軍面臨攻堅拒援的兩面作戰態勢，困難較前更大。
林鳳翔堅持內困城敵、外拒援敵的戰略，抓緊構築圍城防禦圈，在廬州城外遍築木城土壘，以阻敵援。12月2日，太平軍擊退定遠援兵等與蔣文慶的內外夾攻。
12月4日，從齊圖處派來的信使射箭入城，箭上帶有一封書信：「我部於肥西遭遇高達萬餘，奮力血戰未能突破，已轉請北面銀槍效節軍援蘆。」
「也不知什麼高達萬餘，」蔣文慶心想，「如果是萬餘亂民，如何擋得住神機軍？如果是廣賊，那在我城下的又是誰？」但他不能對下屬說破，於是強作歡顏：「安慶大捷的銀槍效節軍即將援蘆，破賊指日可待。」
但是城外援軍無法接近廬州城，蔣文慶仍舊萬分焦急，咨會曼斯坦因，札傷苗人鳳、齊圖等，希望他們「步步為營，漸逼城下」，以圖迅解重圍。
1846年12月17日，一騎快馬直衝城下。蔣文慶認得是自己派出去求援的人，趕快放下吊框，將人接上來。
「銀槍效節軍走到哪了？龍騎虎槍營又走到哪了？」
「撫台，苗協統正待統軍來援，突然報稱，高達數千突襲蚌埠。苗協統說，神機軍的軍資通過淮河轉運，都囤積在蚌埠，斷斷不能有失，所以先守蚌埠，再來廬州。」
蔣文慶聽到這話，大叫一聲：「高達數千，到底是什麼東西！」於是給後世有良心的歷史學家們留下了一個不解之謎。
他面臨末路，最後垂死掙扎，乞靈城陛，調遣冥冥之中的「精兵良將之神，助我戰守」。
林鳳翔乘敵援恐俱不前之機，督率太平軍加緊攻城。太平軍聲東擊西，以四五百人大張聲勢攻敵小東門，而暗中在水西門穴地炸城，轟裂水西門月城以北城垛8丈有奇，「黑煙噴湧，昏不見人」。清軍急往搶修，太平軍蜂擁而人，雙方展開肉搏。
太平軍來勢兇猛，城垣「安危在呼吸之間」，蔣文慶率援兵趕到，下令「下城者斬」。拚力抵禦。
這時，太平軍突然投入美械點檢，排槍大作。
北門守軍徐淮壯勇早與太平軍聯絡，以作內應，首先放棄抵抗，紛紛逃竄。城內鄉勇繼之嘩潰，人人心驚膽落，哭的哭，喊的喊，跑的跑，走頭無路。一股鄉勇將城上燈一齊息滅，各人皆翻城下去，百姓亦即跟下，城頭秩序一亂。太平軍攻克廬州，蔣文慶自劃未遂，大叫：「高達誤我！」投水關橋古塘而死。布政使以下官吏投降太平軍。堅城得手，頑敵殲除，皖北太平軍奪取了廬州攻堅戰役的重大勝利。