但是作为小西行长部队中的猛将，后藤加义是决不会眼看着主公被围的，所以打算尽起牡丹峰守军，突击明军大阵后方，企图以死来拖住明军的攻城步伐。所以他一早就整队做着出发的准备，吴惟忠率兵攻山，也正是后藤加义领军要下山的时候，天光刚刚放亮，两军在半山坡展开了一场实实在在的遭遇战！
一阵短促的火枪互射，随后就只听得杀声震天，就只见到刀光剑影，明军和日军搅作了一团，刀来剑往，长矛突刺，惨叫不绝于耳，血肉四下飞溅，明军以鸳鸯阵对敌。所谓鸳鸯阵，是一种小型战术组合，每队12人，最前为队长，次2人一执长牌、一执藤牌，再2人手执狼筅（竹制长兵器，约长3米左右），接着是4名长枪手，左右各2人，分别照应前面左右两边的盾牌手和狼筅手。再跟进的是短兵手，如长枪手未刺中敌人，短兵手即持短刀冲上前去劈杀敌人。最后一名为火头军，除了背负干粮，也负责割取同伴杀死的敌人首级。
鸳鸯阵甚称冷兵器时代中华阵法中的精髓，在后期又在每阵中加入鸟铳兵两名，当年抗倭名将戚继光率部以此阵法对敌，几乎每战皆捷。鸳鸯阵不但使矛与盾、长与短紧密结合，充分发挥了各种兵器的效能，而且阵形变化灵活。可以根据情况和作战需要进行改变。蓟镇兵做为戚家军的嫡传，最擅此阵，一时杀得日军死伤累累。
但是明军自下仰攻，吃了地利的亏，日军拼命抵抗，两军格斗极为激烈，一时间谁都奈何不了谁，战事陷入了僵局。酣战良久，最终明军仗着人多势众，一拨拨地向上猛扑，渐渐显出优势，几门虎蹲炮也频频发射，蹶张弩不断朝敌人后队射出弩箭，日军虽然组织铁炮队进行还击，但明显不是明军大炮强弩的对手。（注：蹶张弩是一种扳机式强弩，需借助脚的力量才可以将弓弦拉开装箭，射程极远。）
“撤回去，回土堡里去！”后藤加义挥着染满鲜血的武士刀，指挥部下边战边退，战线缓慢地向山顶平推，在付出死伤500多人的代价后，日军撤回了山顶的土堡工事里，关上木门，顶上巨石，从土堡的平台上，射击孔里猛烈地向扑过来的进攻者放箭开枪。
虽然土堡只有3人多高，但是明军没有攻城梯，虽然攻到堡底，也只能用弓箭和火铳与日军对射，听着平壤方向传来的阵阵攻城炮声，吴惟忠心中焦急，惟恐落后，连声狂喊着：“虎蹲炮呢，快推上来，朝堡门轰！”土堡平台上的日本武士见吴惟忠站在明军阵中大声呼喝，知道是为首的，竟组织了六七杆铁炮对吴惟忠来了个齐射！
也是他过于托大，自以为离得还远，没料到乱军丛中，敌人铁炮会朝自己射击。只觉左肋一痛，身子晃了晃险些栽倒，忙用手一摸，全是鲜血，这才知道被火枪打中了。吴惟忠是南兵中的老将，武生出身，从年轻时就追随着大帅戚继光在闽浙沿海平倭，不知经历过多少沙场。打人还需好家什，他身上这副披挂可是上等的，有个名目叫山字形钢丝铁锁连环甲，全是冷锻而成的铁片子打就，《晋书·吕光载记》描述此类铠甲“铠如环锁，射不可入”，再加上那时候火枪威力不大，虽然中了这一枪，也只是刚刚透甲而过，并没有大碍，不过血终于还是渗出来了。
身边诸亲兵见状惊呼着围过去，吴惟忠中了枪，反而更加激起了战意，拨开众人，挥着朴刀大声督战，指挥刚调上来的虎蹲炮对准冲他放枪的土堡就是一炮，日军铁炮手惨叫着倒下十几个人，其余的忙伏下身子，不敢露头。
“都给我往上冲啊，搭人梯不会吗，砍树搭上去，快！那边的，让开了，让炮手过去抵近堡门开炮！”吴惟忠厉声喝道，明军将士如梦初醒，片刻间，六七座土堡边上已经搭起了无数枯枝树干，众军冒着箭雨奋勇进攻。
这时听得炮声连响，几座堡门已经被轰开，明军呐喊着冲了进去，日军逐层抵抗，最后被压到顶台，可这时顶台也全是爬进来的明军，又是一番激烈的短兵相接，到巳末时分，牡丹峰上的日军土堡已经全部被攻克，守峰日军当场战死1600余人，后藤加义切腹自杀，从后山逃走400余人被祖承训的骑兵部队追上，大部歼灭。明军阵亡500人，伤750人。
吴惟忠站在攻占下来的土堡顶台上，眺望平壤方向，心中喜悦万分，一名把总上前搀住他，吴惟忠奇道：“你做什么？”那把总怔了一下道：“吴帅，你的伤没事吧，大夫马上就到！”“什么？啊，我中弹了！”吴惟忠这才想起肋部中弹还没有包扎，看着脚下滴落的鲜血，身子一软，坐倒在地上。
※※※
平壤城六座城门已经有四座陷落，剩下两座城门上的日军也只不过是做困兽斗而已，根本没有能力下城反扑。左军副将李如柏一马当先，领着500骑兵突入普通门，紧接着右军副将张世爵也率骑兵驰入城去，城楼上密密麻麻全被明军步兵占据。另有大队步兵跟在骑兵队伍后面冲进城内。
城下城内，横七竖八倒着无数日军尸体和断剑残旗。李如松这时也率亲兵冲入平壤城，参将李芳春上前禀报道：“倭兵已经退入街巷中，我军正在全力追击！”
“好！记住，要尽可能的活捉倭将小西行长，其余倭贼，凡是拒战不降者，杀无赦！”
“遵令！”李芳春答应一声，率本部军马向前赶去。
“李将军，真是了不起啊，倭寇竟然被咱们打败了！”李如松闻声转过头去，原来是朝将李溢和朝鲜大臣柳成龙策马过来，望着二人激动不已的神情，李如松微微一笑道：“战斗还没有结束呢，现在言胜还为时过早，等捉住小西行长，咱们再庆功不迟。二位慢走，我先行一步！”
二人连连点头，望着李如松跃马扬鞭率众而去，柳成龙大为赞叹，心中暗自想道，这倭兵入侵我朝鲜以来，兵精将悍，横行无忌，无人敢挡，可如今天朝大军与之对敌，倭人虽恃坚城固守，竟能一举而克，其军威之盛，战胜之速，委前史所未有也，真是令人佩服啊。
李如松策马前行，前方哨骑不断来报：“密台土堡已经攻克，我军使用火攻，守堡倭兵除了战死的，全被烧死在里面，一个不曾逃出。”
“城东练光亭建有倭兵巨堡一座，约有数千倭兵把守，据城中朝鲜土人报信，小西行长可能在这堡中！”
“平壤各城门上顽抗的倭兵已经被我军歼灭！各军正在城中追剿逃敌！”
“嗯，好！再报！”李如松驻马顿了顿，对一名来报信的哨骑道，“练光亭土堡在何处？头前带路！”
“可是，大帅，那里正在激战，非常危险啊！”
“让你带路你多说些什么？快点！”李如松剑眉一竖，不怒自威，那哨骑不敢再说，拨马向前施去，李如松紧跟在后。李如柏和杨元等人大惊，心说咱家这位元帅也太莽撞，真要被流弹飞矢伤了，可怎生是好？当下不敢怠慢，连忙自后追去，一大群亲兵急如风火似地催马紧随。
明军骑兵在平壤城中横冲直撞，百十骑一伙，挥刀乱砍乱杀，日军多是步兵，在街道上根本就阻不住，稍一接战即被战马冲得如波开浪裂一般，向两边纷闪，无数兵卒死在乱刀四蹄之下，无耐只得躲到街角或是爬上房顶，用弓箭，铁炮，投枪袭击明军骑兵。
这次明军攻入平壤城，可不像上次祖承训轻骑冒进，不但有骑兵，也有步兵相随，骑兵只管往前狂突，冲散日军防线，爬墙头、溜街边的乱兵由后面的步兵营对付，明军步兵仗着数量上的优势，大范围的包抄、围攻，把顽抗的敌人慢慢压迫到几处民居附近，然后用火箭，火铳乱射，日军被打死、火烧死的不计其数。
城内的朝鲜民众受日军欺凌已久，一部分趁城破时逃出城去，没逃出城的纷纷主动接应明军，给明军带路，甚至捡起街上丢弃的刀剑参战，朝鲜军也随着明军攻入城内。虽然他们没有火器，而且野战不行，但是凭着爱国的热情和收复故土的期盼，在巷战中却打得很出色，甚至比明军士兵还要勇猛许多。
明鲜联军一部分围城，一部分杀入城内交战，这一仗从早上一直打到午后，日军不得已退到各个土堡当中，凭险死守。
城市巷战，无法动用巨炮，明军用虎蹲炮，轻佛郎机炮等中轻型火炮对日军土堡猛攻，由于街道狭窄，炮兵无法大量展开，只能两三门抵近射击，和攻城时相比，火力显著减弱，而且城内的土堡非常坚固，虽然多处破损，但仍不能完全被轰塌。日军用弓箭，铁炮向外还击，并且组织敢死队不断进行反冲击，战局一时僵持不下。
如果前天从义州运来的毒火箭没有被雨雪打湿失效，这个时候用来攻敌坚堡，那是再好不过了，真是可惜……得到前方战报，李如松心中暗暗恼恨，面上却不动声色，向李如柏道：“走，咱们到前面看看去。”
“大哥，你不能到前面去，太危险了！”李如柏和李如梅急忙劝道。话音未落，忽然杨元大叫一声：“小心！”紧接着摘弓搭箭，嗖的一箭向旁边民房上射去，众人急抬头，只见一名日本武士胸口中箭，栽了下来，另有六七名日军铁炮手从房顶上露出半个身子，猛烈向下面的明军开火。
李如松座下战马一声嘶鸣，中弹倒地，李如柏已经摘下弓，正要搭箭回射，铛一声头盔中弹，盔上的红缨穗被打得乱飞。虽然子弹只是侧着蹭了过去，可是强大的冲击力仍让他脑中一阵眩晕，扔了弓摔下战马，好半天爬不起来。