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。
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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。