攻城和野战的打法不一样，独立三师和二一八师必须重新进行部署，并且还要等待空军用重磅炸弹炸开城墙。
沈阳的日军根本没料到两万多的兵力还顶不住中国军队半天的进攻，此时已经乱了阵脚。城防指挥官、日本关东军第四十四集团军司令官本乡义夫急忙把城内最后的两万多预备队和十几门战防炮调往了东北面，以将强城墙工事的防御。
可这个命令刚刚下达，就闻报东面的中国军队已经距城区只有六公里了。本乡义夫只好改变了命令，将一半的预备兵力分配到了城东。
下午十三点三十分，几十架载着重型炸弹的轰炸机对沈阳东面和东北面的城墙开始了轰炸。
由于沈阳市区内日军的地面防空火力较强，四航司的俯冲轰战机为了能够精确命中目标非得又比较低、航速也控制较慢，因此有四架轰炸机在投弹过程中先后被日军防空火力所击中要害，其中一架轰炸机的两名飞行员还没来得及跳伞，飞机就坠毁在了市区，另外两架轰炸机的飞行员勉强将飞机拉高后弃机跳伞，幸好是落在了城外自己的阵地上，还有一架轰炸机摇摇晃晃最终飞回了机场。
见轰炸机受到袭击，担任掩护的战斗机马上对暴露的日军防空火力阵地展开了攻击，将不及转移的日军高射炮和高射机枪大部摧毁。
不过也有两架战斗机被日军击中，其中一名飞行员阵亡。
虽然空军遭受了损失，但由于飞行员们的勇敢沉着，轰炸机投下的大部分炸弹都命中了目标，几十枚八百和五百磅的炸弹将沈阳的城墙炸塌了二十多处。
独立三师和二一八师的一百多门火炮，在轰炸之后紧接着又对城墙进行了十分钟的密集炮击，装甲部队随即便发起了对日军城墙阵地的攻击，也就一公里多的攻击距离，坦克装甲车几分钟就冲到了城墙下，等喷火坦克对豁口喷射几次之后，坦克装甲车就沿着倒塌的砖土向上驶去，在一些装甲车辆无法上去的地段，装甲车内的作战人员干脆跳下了车，在多层次密集火力的掩护下徒步向上攀爬。
十四点零三分，独立三师和二一八师几乎同时在数个地方登上了城墙。
沈阳的城墙是满清当做皇城修建的，上面可并排行驶两辆坦克，装甲部队一上了城墙就仿佛进入了无人之地，密集的枪炮将城墙上的敌军打得无处躲藏，许多日军被逼不过，干脆就从十几米高的城墙上跳了下去。
城墙上的战斗过程很短暂，不到十分钟坦克装甲车以及步兵就下了城墙，开始向日军城内防御工事发展开了攻击。
中午十二点整，何欣怡就在广播中发布了中国军队已兵临沈阳城下、并将对沈阳市区展开攻击的战报。
从这一刻起，几十万部收音机和扩音机就没有关再关机，能离开岗位的人全都聚在了收音机和喇叭前，城市的街道上再次出现了行人稀落的景象。
从十三点三十分飞机进行轰炸起，何欣怡就开始了对战况的现场直播，飞机的轰鸣声和炸弹的巨大爆炸声在喇叭里清晰可闻，加上何欣怡穿插的解说，让数千万人的呼吸几乎都要停止了。
唯一一个敢出声的就是果果，对着收音机一个劲的喊着“我要妈妈！”
半个小时后，当何欣怡宣布中国军队已登上沈阳城头时，后方的宁静立刻被打破了，无数的掌声和欢呼声瞬间响彻云霄！
同时人们也记住了何欣怡公布的攻上城墙的英雄部队的番号——新一军独立三师和二一八师。
城门还未打开，何欣怡就坐着装甲车登上了城墙，一边播报着城墙下战斗的进展情况，一边采访起了二一八师的一名军官。
“请问中校的姓名和职务。”
“报告何副主任，我叫林长喜，二一八师三五四团二营营长。”
“听口音你是东北人，好像还是辽宁的吧？”
“是的，我是辽宁辽阳人。”
“真巧，你以前到过沈阳吗？”
“我原来是沈阳一家杂货店的伙计，后来当了兵，九一八的时候就住在北大营，那会儿我才十七岁，是个新兵。一走就是十三年，我也三十岁了，今天终于又回来了！”
“这么说你应该对沈阳很熟了，能不能给听众们介绍一下？”
“可以。我们站的这处在大北边和小东边两座城门中间；直看过去那片黄顶的是故宫；那个灰色的高楼是铁路大楼；那一片叫大东，我有个叔叔原来就住在那里；你在看那里，对了，就是树多的那一片，就是大帅府；你看你看，飞机现在扔炸弹的那块是中街东头······”
随着何欣怡和林长喜的一问一答，昔日繁华的北方都市、现在战火纷飞的街区，仿佛都活现现的浮现在了听众的眼前，更加激起了人们对国家的深爱和对日本侵略者的憎恨。
在五战区指挥所的谢昌云身边也摆着一台收音机，虽然各部队的战斗进展报告的很及时，但是他更喜欢听到自己老婆的声音。
夜幕降临之后，各处的战斗仍在激烈进行，新一军已经突进了城区，其他部队那里还稳得住？一个个都拼了命的往前打。
晚上二十一点二十分
，中路四十一集团军从南面攻上城墙，二十三点四十分，西北面的十五集团军也从小西边和小北边两座城门打进了市区。
攻城战斗在进行的时候，位于沈阳东北方向的阻援部队，在中午过后也先后与增援的日军展开了激战，其中五十七师抗击了由四平、铁岭方向来的一个师团和一个旅团的日军，十五集团军骑六师则对阵日军一个师团。
经过一夜和半天的时间，阻援部队已经构筑起了完备的野战防御阵地，纵深十个炮兵群连十公里内的射击诸元都设置好了，两个师属装甲团都部署在了阵地两翼，随时准备对日军展开反击。
而增援的两路日军的火炮刚刚架设起来，就遭到了成群而来的轰炸机和战斗机的攻击，一阵轰炸扫射过后，日军的近百门大炮大部分都变成了废铁。接着，地面炮兵又按照几架观察机报来的数据，对日军炮兵阵地进行了再次打击，密集的炮火完全覆盖了日军的炮兵阵地。
消除了日军火炮的威胁之后，这个阻击战打起来就没有多少悬念了。日军一个下午虽然连续发动了好几次进攻，但是在天上有飞机、身后有大炮、阵地上自动火力密布的中国军队立体防线面前，日军以二十多辆不经打的单薄战车和数千肉体组成的攻击阵型，根本连中国军队的战壕都接近不了，只有寥寥几十名日军冲锋进了一百米内，但很快的都中国士兵射出的密集火力所击毙，那二十多辆战车更是在第一次攻击时就全部被飞机和炮火所摧毁
打到最后，有的中国士兵甚至抱怨道：“小鬼子你们能不能换个花样，总是这么冲上来退下去，老子刚才都快睡着了！”
在这种装备极不对称的对决中，日军的传统武器和传统战术确实拿中国军队一点办法都没有，这是一个用多少士兵的生命都填不平的巨大沟壑。
虽然还有毒气弹，但那是对弱者才能使用的。
日军大本营知道美国和中国四战区手中的神经性毒气弹要比自己的催嚏性毒气弹先进得多，怕遭致本土被化学武器袭击，因此严禁在于美军和中国军队的作战中使用毒气弹。
傍晚时分，当日均疲惫不堪时，五十七师和骑六师却开始发力了。两个师全都是以装甲团在两翼突然出动，以迅雷不及掩耳之势插入日军阵中，凶猛的火力不但把日军逼退了两千多米，而且还把日军突前的数千兵力给包围了进来。
随着步兵的压上，被围的日军只抵抗了不到一个小时就全部被歼。最后清点战果，五十七师击毙日军六千四百四十余名，骑六师击毙日军五千三百八十余名，两处合
计起来，相当于歼灭了日军大半个师团的作战兵力。
当然，这其中还有空军很大一部分功劳。
遭受如此严厉打击，日军的两路援军在半夜过后全都撤了回去。
也得亏这些日军撤得快，否则天亮之后他们将遭到四航司远程轰炸机的地毯式轰炸，那时日军就只有哭爹喊娘的分了。
与打援部队的放手作战不同，进入城区的部队却打得小心翼翼，重武器轻易都不敢使用，主要是想把沈阳这座经济和工业中心较完好的保存下来。特别是十五集团军和二一七师、二一八师这些东北军底子的部队，更是舍不得对城市的建筑下手，只能以坦克装甲车的机枪作掩护，以步兵逐楼逐院的与日军展开争夺，因此伤亡也开始急剧增加。
对这种情况五战区是有所预料和准备的，九月十六日上午，进入城区的各部都减缓了攻击力度，并向日军发出了劝降通告。
日军现在在沈阳市区还有六万多的兵力，凭借地势的优势，当然不肯轻易放下武器，因此五战区的劝降一个上午都没有得到回应。
“不给日本人来一点狠的，看来他们就不肯就范。再发通告，日军如果继续抵抗，就让沈阳的所有日本人一起殉葬。”谢昌云发了狠。
沈阳郊区和城区共有二十多万日本侨民，这是中国军队手中掌握的一个砝码。
这下日军不能再无动于衷了。五战区的通告再发出去之后，关东军第四十四集团军司令官本乡义夫终于在下午十四点半派出了代表与五战区进行谈判。
本乡义夫提出的条件是中国军队允许日军携带日本侨民安全撤离沈阳。
五战区谈判代表、战区副司令长官兼参谋长林道庸拒绝了日军的条件，要求日军必须无条件放下武器。
双方讨价还价了两个小时，林道庸最后把条件降到了允许日军放下武器后撤离，只能携带军官的家眷，并不得对工厂和城市进行任何破坏、不得藏匿携带除个人财产外的任何财物，还特别强调了日军必须保证在沈阳的盟军战俘的安全。
日军谈判代表见林道庸再不肯让步，便提出要回去向司令官请示。
林道庸拍着桌子道：“你回去告诉本乡义夫，我们再给他一个晚上的时间，明天上午九点以前要么派个有决定权的人来，要么就不用谈了。九点钟一过，我们就是豁出来把沈阳打烂了，也不留下一个活着的日本人。”
中国军队绝不会坐等日军答复。
下午十七点半，独立三师奉命对当面日军展开了一次强有力的攻击，
上百辆坦克装甲车同时出动，两百多门大炮和迫击炮一起发射，半个小时的时间就把长宽五百米见方的一片街区打成了废墟，里面的两千多日伪军一个都没有活下。
二十点整，中国军队以近千辆坦克装甲车，沿着多条街道同时展开了突击，虽有二十多辆坦克装甲车被日军的炸药包和集束手榴弹击毁，但装甲部队还是于二十三点多打到了市中心，并控制了沈阳城区的所有主要街道，将沈阳日军分割成了大小不一的几十块。
何欣怡向全国听众实况播报了这一系列的战斗过程。
十七日上午八点五十分，本乡义夫的参谋长河野次郎乘坐中国军队的装甲车来到了谈判地点。
这次河野次郎没有过多的讨价还价，在林道庸重申了可以保证放下武器的日军的安全之后，便答应了林道庸昨天提出的条件。
根据双方进一步谈判的结果，沈阳的五万两千七百一十三名日军将在中午开始向中国军队交出武器、并在当天分批集中到城东的三片区域，明天中午之前携带三千六百多名家眷全部离开沈阳。
一万四千多的“满洲国军”则被日军弃之不顾了。
放走五万多心理上遭受严重打击的日军，对谢昌云来说根本算不了什么，反正最后还是一个都跑不掉，但是能把沈阳完整的保存下来，带来的政治上和经纪上的益处将无可衡量，最起码除了华南之外，仅沈阳一个城市的工业规模，就足以超过中国其他地方工业的合计，特别是铁西地区的成片成片的工厂，让人看着就心跳加速。
也正是由于沈阳的重要性，广东省财政厅长区芳浦已带领由一千六百五十人组成的工作团在沈阳城外待命，并在当日早上开始了对沈阳部分街道及工厂的接管。
骑二军军长徐梁也在当天上午被任命为沈阳警备司令，由该军所辖的骑三师担任沈阳警备任务。
中午十二点刚过，一群群的日军便手持白旗，在中国军队的监视下从路旁的房屋中走到了街道上，把枪支放下之后就在中国军队的押送下列队向指定地点集中。
胆子大一些的沈阳居民，开始是探头探脑、最后就干脆走到街道上看起了热闹，有的和东北籍官兵攀上了老乡，一打听原来是东北军打回来了，更是欢庆作了一团。
中国军队则以最快的速度首先接管了国际战俘营。三万多盟军战俘见到了涂着青天白日徽记的中国装甲车开进了战俘营，有的欢呼了起来、有的喜极泣泪、有的跪地不停的画着十字。
这一刻，他们都知道自己的噩梦结束了！
五战区指挥所已于当天迁至了沈阳南门外，在指挥所里，蔡南心情轻松的向谢昌云问道：“昌云，你看这九一八怎么纪念？”
谢昌云还没答话，刚从城内回来的李一权就抢先道：“我看干脆搞一个阅兵式，我看了，火车站前面那一块地点很合适。”
在几个战区的将领中，也只有李一权敢抢谢昌云的话。
谢昌云想了想道：“这个方式可以，要搞就搞隆重一些。新一军和二一八师最先打进沈阳，这两个师要全体参加。其他三个集团军每个集团军抽一个师，装甲和炮兵部队抽六个营，工兵和舟桥部队也要照顾一下。算起来也有八九万人了。空军出动一百八十架飞机，机种由空军自己安排。装备方面各种武器全都要亮相。时间不能太晚，要不然就不好拍摄了。就定在下午三点半开始阅兵。对了，空中也要航拍。姐夫，阅兵式的程序方面你和欣怡去商量吧！”
在蔡南面前，谢昌云没有必要称呼李一权的官职。
下午，李一权一面下达了参加阅兵的部队的调动命令，一面把何欣怡请了来，和战区政治部的人一起与何欣怡商量起了阅兵式的细节。