内主要街道上筑有巷战工事，以东花园、钟楼和铁工厂构成支撑点。并有4个炮兵阵地，组成纵深防御体系。其主要部队为：国民党整编三十六师一二三旅三六九团、十七师八十四旅二五O团和雷文清部编成的六十一旅一八二团，以及一些地方保安团，保警队等土杂部队，城—防司令方一二三旅副旅长兼三六九团团长覃春芳(此人在运城失守后，逃往西安，被胡宗南枪毙了)。
同时，胡宗南还在潼关与卢洛地段，驻有一师、三十师、三十六师和骑兵四个团等部队，总兵力约四个旅及一个团；在河西黄龙山地段驻有九十师，二十四旅等部队，和运城守敌形成犄角之势，可以互相增援。
5时整，总攻令下。在城西三五九旅以七一八团为登城第一梯队，向城西南角突击，独4旅以十三团为攻城第一梯队，向西门突击。战斗异常激烈，敌城墙上第，层火力被我炮火全部摧毁，但是，中、下层火力未被我压住。我指战员视死如归，前仆后继，攻城未能奏效，伤亡很大。
我炮兵部队向敌人猛烈反击在城北，二十四旅的突击连迅速勇猛地突过外围，云梯绍正在强搭梯子时，事先未发观城墙凸出部下层侧面射击口，突然以重机枪交叉火力向我射击，尖刀连的云梯被打断了，突击队伤亡很大。二十三旅突击队六十九团在老北门的突击也未奏效。第一次攻城失利了。于是，前指决定，各部调整部署，加强组织，准备当晚继续攻击。
黄昏，夜幕徐徐降临，我军发动了第二次总攻。独四旅以十四团为攻城第一梯队，仍突击西门。该团一营三连连长带领第三排，从西南侧被我炮火摧毁的一个城墙缺口登上了城墙，刚登上去一个班，当即遭到敌人的猛烈反击，连长负伤，排长阵亡，突破口又被敌人封锁住了。三五九旅以七一七团为攻城第一梯队，向城西南角突击，尖刀班一登上城墙，也遭到敌人的反扑，为了巩固阵地，全班同志阵亡。
在城北二十三旅以六十七团二，三营的一，八连为攻城突击队。由于，总攻时间提前，交通壕与外壕还没有沟通，部队冲锋要通过六、七十米的开阔—地。总攻命令一下，突击队跃出交通壕，冒着敌人的枪林弹雨，勇猛向前，一连指导员张国勋身负重伤，许多战士牺牲了，过了外壕，两个连只剩下百余人。八连师连长亲自带领云梯组，将橡竖起。战士们争先恐后地向上爬，前仆后继，不少战士倒在敌人的枪口下，排长常天有看到战士们的牺牲，气的咬牙切齿，猛地从一个战士手中夺过机枪，站在开阔地朝城垛子旁的敌人猛射，这种大无畏地英雄气概，一下把敌人镇住了。站在城墙上的敌人缩身躲避这一刹那，我二十八位勇士一下子冲上了城墙，消灭了城垛口的火力点和守敌，并缴获敌人的机枪。
28勇士的登城，给敌人造成了很大威胁。这时，疯狂的敌人从前侧向我28勇土扑了过来。敌人的抱弹象飞蝗一样地向城墙上倾泻，城墙上成了一片火海。突上城的28勇士虽然顽强地进行战斗，终因寡不敌众，大部分负伤。二梯队的突击队员又被敌人的炮火封锁在墙下，突不上城墙。在这种情况下，无法立足的突击队只好撤离。在突击队员中，有个一排三班的战士叫王海青，他是山西晋城人，1946年入伍，这时他还不满20岁，当他在城墙上将手提的一篮手榴弹打完以后，转身一看，只剩他孤身一个。他一咬牙，跳下了好几丈深的城墙，撤了回来。这次攻城，仅八连就牺牲了两个排的同志。