改日，博洛分兵先抄断江阴通往各处的道路，再以竹笼盛火炮，鼓吹出阵，所有炮手均穿红色衣裤，声称三日必破江阴。
进攻最先从城南发起，炮声隆隆，飞弹如电，炮弹纷纷落到城墙上，城墙多处崩裂。
一名江阴勇士立在城头上，头颅已经被炸弹炸飞，身体却僵立不倒；另一名勇士的胸背俱穿，也同样直立如故。
城墙被炸裂的地方，守城的人就用铁叶裹住，再用铁块护起，又抬来装满了实土的棺材进行填塞，另外用浸饱了水的棉絮在城墙上，以防火攻。
东、西、南面三门都有数量可观的人在坚守，只有北门的人比较少。
博洛就叫人抬炮到君山下朝城上发炮，放炮的人先在地上挖一下，用泥塞住两耳，点火以后就趴在坑中，以免被炮声震破耳膜。
饶是这样，由于城内防守顽强，清军还是无法破城。
而令清军大为诧异的是，即使连日以炮击城，城墙每有毁裂之处，不过半日时间，又被城内义军修好，如有神助一般。
炮弹中的铁丸激溅，阎应元右臂受伤，左手握长槊，仍然勇不可当，连接杀数人。
这阎应元躯干丰硕，双眉卓竖，美目细长弯曲，赤面长须。每巡城，有勇士执大刀以随，颇有几分关云长的神韵。清兵远远望见，暗暗咋舌。
阎应元号令严肃，遇上偷安不法的部下，必会鞭背示众，绝不宽恕。但战士困苦，他也必持汤酌酒，温言慰劳；如果有将士牺牲了，他会立刻准备棺衾，哭着祭奠而收殓。接见敢死之士，不呼其名，直以兄弟相称。每次作战商议战事，必向众人征询作战方案，说：“哪个兄弟来当此事？”某次，偶然听有人叹气说：“我欲杀敌，苦无短刀。”他二话不说，将自己所佩的一把价值三十金的刀相赠。
另一个负责守城的主要人物陈明遇，本性长厚，每遇事都会平心静气地料理。发现战士劳苦，则抚慰而至流涕。战士因为倦极假寐，他会苦口婆心地晓以利害，从不轻易呵斥。
二人待众如此，城中义兵怀德畏威，濒死不悔。
他们两个，活脱脱就是死守睢阳的张巡、许远再世，堪称民之父母。
七月二十九日，清兵狂攻北城。阎应元叫每人拿一块石头，顷刻之间就堆得像山一样，在里面又堆了一重城墙。
清兵转攻南城，炮声震天，两百里之外都能听到；炮声不停，一昼夜用掉了火药一万五千斤，城墙几乎崩溃。清兵乘势一拥而上，但守城的人及时发炮还击，清军伤亡惨重，进攻受阻。
江阴被围期间，阎应元多次派城内以经商为生的程璧等人出城联络各地援军。
程璧将自己所储的十四万两充作军饷，到处求援。
明军黄蜚的水师屯兵于太湖，总兵吴升嘉由吴淞驻兵福山，都有一定的声势，但进军到十方庵即被清军打败。有一个姓金的秀才，字贡南，聚集了精勇四百多人，也兴冲冲地前来救援，却在周庄附近中了清军的伏击，全军俱没。当年曾为敌人的海盗顾三麻子也率舟师来援，巨舰数百艘，同样遭遇上了大股清军的截击，战败而返。
程璧不死心，又前往安徽求救，但路途实在太远，救援实属奢望。
孤城江阴在坚守了六十多天后，城内物资已经严重匮乏，每人每天只能吃两顿稀粥强撑苦熬。
为了激励士气，振作军心，一天夜里，阎应元选择勇士千人，饱食一顿，趁黑出南门劫营。勇士们或拿板斧，或拿短刀，或用扁担，突入清营乱杀一通，等清军其他营前来相救，阎应元已经带兵入城了。
八月初八，秋风怒号，秋雨暴泻；江阴士民站在雨中守城，任凭炮打，一点投降的意思也没有。
夜半，城中善于游泳的勇士偷渡过外城河，钉死清兵的炮眼，拖缓清军的攻势。
城里也抓紧修缮城垛，其中南城的城墙比原来还高了三尺。
但随着时间的推移，城内的战斗力越来越弱。
初九日，阎应元预先派人将麦子磨成面粉，制造月饼。
十二日，城中的石灰快没有了，对于被炮火炸毁的城墙已经难以修缮了，粮食也渐渐供应不上了。
从十三日起，阎应元开始放发赏月的物资，一直发到十七日。
中秋之夕，城中百姓带上仅剩的酒水登城，举杯痛饮。
诸生许用仿楚歌，作五更传曲，交给善于唱歌的人登高传唱，配以笙笛箫鼓相和。
当晚，天无纤翳，皓月当空，清露薄野，剑戟无声。
又有一个名叫黄云江的弩师在西边的敌楼操起胡琴。
在笙笛箫鼓琴的配合下，歌者放声高唱，歌声悲壮，响彻云霄。
清兵争前倾听，或怒骂，或悲叹，甚至有人哭了起来。
刘良佐趁机命人作劝降词，使士卒相倚而歌，自己与僚佐欢饮帐中。酒未数行，城上炮发，清兵仓皇四散。
八月二十日，清兵又从南京新调来了一批大炮，吨位高达千余斤，每条船只能载一座，征用周围百姓家的铁器铸造炮弹，每弹重二十斤重。
清兵又筑了许多土垄，以躲避城中发出的箭矢和石块。
午后，大雨如注，清军的进攻在大雨中展开，炮声不绝，整个县城为之战栗震动。
城中的人困疲已经达到了极限，计无所出，只有等死而已。
夜里，城上的人响起了尖锐凄厉的呐喊声，刺破人的耳膜，摄人心魄。
清兵闻之色变，都说那是来自地狱的鬼叫声。
在城中四边的空旷之处，隐约有数万只白鹅飞起复栖，迫近了一看，又毫无形影。
有人说，那是魂魄升降。白鹅，就是劫数中人的灵魂。
二十一日早上，博洛令几百个人搬了二百余座大炮到花家坝专打江阴城东北角。铁弹入城，穿透洞门十三重，树也被击穿数重，落地深数尺。
这天的雨势更急，城头危如累卵。城上的人鉴于炮火太猛，只要看见火光就躲到破墙后面，等炮声过了再登上城楼。
清兵觉察了，就故意放空炮，并让炮中只放狼烟，烟漫障天，咫尺莫辨。
守城的人听见炮声霹雳，连环不断，纷纷遁于墙后。
清兵遂从烟雾中蜂拥上城，江阴由是告陷。
彼时，有红光一线直射入城，正对祥符寺。
阎应元高坐东城敌楼，眼见清军汹涌入城，情知大势已去，索笔题门：
八十日带发效忠，表太祖十七朝人物；
十万人同心死义，留大明三百里江山。
题罢，掷笔提刀，引余部上马从城头杀下，大刀上下翻飞，杀敌无数。拟夺门往西而走，但城外的清军源源不断地往里拥，根本无路可出，遂勒马回城，与清军展开了八次巷战，背脊中了三箭，血染战袍，且力气已竭。
阎应元环视四周，长叹一声，对身后从骑说：“为我谢百姓，吾报国事毕矣。”自拔短刀，朝心口猛刺，鲜血喷薄而出，却没有死。
阎应元瞋目大吼，催马投入前湖。
义民陆正先不忍看大英雄就此离世，跟着跳进湖中施救。
这一救，使阎应元正好落在随后杀来的刘良佐之手。
刘良佐与阎应元有旧隙，见了阎应元，跳了起来，两手拍着阎应元的肩膀大哭。
阎应元瞪眼喝道：“别猫哭耗子假慈悲了！事已至此，我只有一死而已，动手吧！”
博洛坐在县署，急索阎应元。
刘良佐将阎应元带到堂上，让他跪拜。
阎应元挺立不屈，背向博洛，骂不绝口。
一名清军士卒为在主子面前表功，唰地朝阎应元的膝头捅出一枪，阎应元闷哼了一声，扑倒在地。
日暮，阎应元被捆绑丢到栖霞庵。
当晚，庵里的和尚夜只听到阎应元连呼“速杀我”三字不绝于口，半夜，声寂然。
天明，阎应元的尸体已经僵硬。
阎应元的家丁还残存有十余人，全因不降而惨遭杀戮，尸体都堆放在一起。
先前跳入湖中救阎应元的陆正先也一同殉难。
有一个叫维新上人的人，在围城正紧之时曾与阎应元晓夜论事，阎应元写有《和众乘城略》交他保存，维新上人将之转交给黄子心，黄子心旁征博引，写成了《阎公死守孤城状》。
陈明遇关闭衙门，亲自点火，烧死全家男女大小共四十三人，自己持刀到兵备道前下马与清兵肉搏，身负重创，握刀僵立在墙壁上，至死不倒。
训导冯厚敦，身着大明朝官服自缢于明伦堂，其妻其姐均投井而死。
中书戚勋、诸生许用，把门关上，自焚。
第二天，清军在城中展开了灭绝人性的大屠杀。
百姓不屈不挠地与清军展开巷战。
清兵防不胜防，只好四下放火。
老百姓慷慨赴死，均以先死为幸，无一人出降。
清军故意打开东门，声称走东门者不杀，东门却看不到一个老百姓的身影。
清军又声称十三岁以下的童子不杀。但城中的男女老少仍旧陆续投水、蹈火、自刎、自缢，视死如归。
一时间，内外城河、绊河、孙郎中池、玉带河、通塔奄河、裹教场河处处填满了尸体，重重叠，堆积起好几重。其中有四眼井，里面的尸体就有二百多具。
有女子自尽前作遗诗：
腐胬白骨满疆场，万死孤城未肯降。
寄语路人休掩鼻，活人不及死人香。
二十三日，眼看满城百姓都已经死光了，清兵这才封刀。
午后，清榜出榜安民。城中的人已所剩无几。幸存者，只得躲在寺观塔上，有和尚五十三人。
这场战役，守城八十一天，城里死了九万七千余人，城外死了七万五千余人。
相对于扬州的战守乏力，南京的不战而降，江阴以弹丸之地，一城之民，力挠清军二十四万人长达八十一天，可谓坚贞不屈、斗志勃勃，气贯山河，昭著青史！
在江阴城的英雄表率下，太仓、秀水、昆山、常熟、吴江、嘉定、太湖、大别山等的汉族士民纷纷举起义旗，杀死清军委派的地方官吏，与清廷展开殊死抗争！