攻擊在羅馬城的四門同時展開，數以萬計的漢軍士兵在弓弩的掩護下，冒死衝向城頭，猶以南門的攻擊最為猛烈，漢軍所有的雲梯、沖車都集中到了南門，甚至動用了騎兵，利用騎射攻擊著城頭。馬蹄聲、戰鼓聲掩蓋了城外開挖地道的聲音，這更讓卡拉卡拉確信，漢軍的主攻方向就是南門，其他三門只是佯攻而已。
卡拉卡拉迫不及待地將秦軍主力都調集到了南門。雖然漢軍在昨天的戰鬥中多次變換主攻與佯攻，但是羅馬城高牆堅，卡拉卡拉並不擔心任何一處城牆會在短時間內陷落，他完全有時間重新調整部署，就像昨天一樣。不過，卡拉卡拉還是將重兵集結到南門，就是為了防備漢人開挖的地道。
調往南門的大部分士兵都被集中在壕溝兩側，手持巨斧、闊劍緊張地注視著面前的壕溝，生怕漢軍士兵會冷不丁地從地道裡跳出來。
大半個時辰過去了，城外忽然傳來一陣奇怪的號角聲，剛才還在猛烈衝擊著羅馬南門的漢軍士兵如潮水般下去，甚至連那些攻城用的雲梯和沖車都棄之不要了。
卡拉卡拉站在城頭上，看著漢軍撤退，滿腹狐疑。如果漢軍是轉換主攻方向，只會降低攻擊的烈度，卻不應該撤軍，而且退得這樣徹底，步兵一直退到了騎兵的後面。
秦軍沒有千里鏡這樣的寶貝，即使有，戰馬奔馳所揚起的塵土也完全遮斷了視線。不過，卡拉卡拉雖然看不清漢軍的動向，卻不妨礙他進行推理。聯想到昨天的發現，卡拉卡拉斷定，漢軍的地道已經接近完成，撤下去的攻城部隊正準備進入地道，偷襲羅馬，而這些騎兵來回奔馳，是為了繼續掩蓋挖掘地道的聲音。
卡拉卡拉當即下令：「放水！」
原來，經過一夜，卡拉卡拉又想出了一個對付地道的絕佳辦法，那就是在壕溝中灌滿水。只要漢軍將地道挖通，水便會湧進去，將裡面的漢軍士兵全部淹死。雖然在壕溝的周圍並沒有一個像樣的水塘，也沒有小河可以引水，但是卡拉卡拉自有解決之道。
羅馬城是當時世界上最大的城市之一，城中除了二十萬軍隊，還有一百多萬人口。卡拉卡拉將十多萬青壯男子集中到了壕溝兩邊，每個人都預備了兩隻盛滿水的水桶，就等他一聲令下，便將水灌進壕溝。之所以沒有提前將壕溝中灌滿水，是因為卡拉卡拉擔心被漢軍發現，而失去這個重創漢軍的大好機會。
就在這時，城外縱橫馳騁的漢軍騎兵也開始向後退去，馬蹄聲越來越小，趴地城牆下面的細作卻也沒有聽到漢軍開挖地道的聲音，這令卡拉卡拉百思不得其解，莫非漢軍還在等待時機？
突然，卡拉卡拉聽到一陣巨響，緊接著整個大地都彷彿顫動起來。卡拉卡拉還沒有明白過來發生了什麼事，就覺得腳下一鬆，堅固的羅馬城牆瞬間坍塌，站在城頭上的卡拉卡拉也隨著一大堆亂石倒了下去，再也沒能站起來。
原來，劉欣根本沒打算將地道挖進羅馬城，而只是挖到了羅馬城的南城牆下，然後動用了一件秘密武器——火藥。
研究院其實早就生產出了火藥，而且進行了改良。但是一直以來，火藥的作用只是局限於製作煙花、爆竹。劉欣也想過生產火炮和火槍，但由於冶煉水平的限制，生產出的槍炮很容易發生炸膛事故，根本不堪使用。不過，這次遠征大秦，劉欣還是在軍中攜帶了大批火藥。
這一次，因為羅馬城太過堅固，甚至連投石機都難以撼動，劉欣這才突發奇想，想試一試用火藥能不能炸開城牆。當地道挖到羅馬南城牆下的時候，火藥也被埋了進去。由於沒有導火索，為了點燃這些火藥，一些士兵自告奮勇充當了敢死隊員。隨著一聲巨響，這些士兵即使沒有被當場炸死，也全部被埋在了坍塌的地道裡，毫無生還的可能。
正是有了這些士兵的犧牲，換來了整個羅馬南城牆的倒塌，不僅城頭上的守軍士兵隨著城牆的倒塌而死傷慘重，就連守在壕溝邊的秦軍士兵和那些往壕溝中灌水的青壯男子也在瞬間被活埋到了廢墟下面，逃脫者寥寥無幾。
已經退後的漢軍騎兵齊聲吶喊，冒著城牆倒塌騰起的塵煙，衝進了羅馬城內，羅馬城破了！
但是，隨後的戰鬥並不輕鬆。因為城牆坍塌而喪生的秦軍士兵有五萬多人，再加上死在投石機攻擊之下的秦軍士兵，已經有八萬秦軍士兵陣亡，但是剩下的十多萬大秦士兵仍然負隅頑抗，不肯投降，與漢軍展開了激烈而殘酷的巷戰。整個戰鬥一直持續到傍晚，才漸漸平息，羅馬城中到處都是雙方將士的屍體，空氣中瀰漫著令人作嘔的血腥氣味。
漢軍在付出兩萬多人的傷亡以後，終於完全控制了羅馬城。殘餘的大秦軍隊也不再抵抗，而是丟盔棄甲，躲入百姓家中。漢軍軍紀嚴明，是絕對不允許侵犯普通百姓的。但是，這番攻打羅馬城的戰役，是漢軍有史以來損失最為慘重的一次，除了前去教訓帕提亞的第六軍團外，其他三個正規軍團傷亡均超過了三成。殺紅了眼的漢軍士兵開始在羅馬城中挨家挨戶搜捕青壯男子，只要發現疑似軍人者立即處死，不少無辜百姓也慘遭殺戮。
劉欣還保持著清醒的頭腦，立刻下令整肅軍紀，饒是如此，羅馬城中也已經有近十萬人被憤怒的漢軍士兵殺死。這些士兵本來是要收到軍法懲處的，但是劉欣考慮到他們的心情，而且他們殺的畢竟是大秦人，也算是替無辜死去的那些商人報仇了，便赦免了他們。
不過，對於羅馬城中的大秦高官和貴族，劉欣就沒有這麼好心了，他們的財產將會被全部沒收，以彌補漢軍在這次攻城戰中的損失。同時，劉欣又派出使者前往各個行省，要求他們宣佈獨立。