从第二日起，与孙坚沟通好，屯驻扎于寿春城外的魏军大改之前风格，倾力出动，向寿春发起猛攻。曹军大小将校尽出，不留余力，发起城战。曹操亲自于前督战，与孙坚的约定已经传达下去，魏军将士受激励，卖命死战。
魏军攻东、北二城，吴军负责西、南二门，将士也俱为孙坚鼓动起斗志，誓不落后于魏军。随孙坚北征的吴国将校也是积极用武，在寿春攻防一线，时能见到吴国将校活跃的身影。如周泰，有数次亲自登城的动作，受伤亦力战不退，深得孙坚赞誉。
面对曹孙两军的倾力进攻，军心散乱的袁军根本无从抵挡，仅第一日，城防便摇摇欲坠。连攻三日，寿春城池便告破。
最先破城的，确是吴军，周泰率冲城猛士上城，牢牢占据城头一隅。一让其稳下来，接应后续吴军，守备袁军便再难抵御，守将雷薄受缚，吴军趁势高歌猛进，攻入城中。
与吴军相比，魏军稍微慢了几拍，但一样破城而入。袁术的皇宫在北城，虽然落后一步，但率先攻击成国帝宫的却是魏军。而此前所约定的粮食财富，可大都积聚于敌宫。
袁术一直到曹军打到他面前来，都稳当地待在皇宫大殿中，齐整的帝王袍服，高冠旒珠。在最后的时刻，他表现出了他“一代天子”该有的气度。原是想自戕而死，被率先突入殿中的魏将乐进打断，生擒之。而袁术的后宫、百官，也多为曹操所获。
建宁元年秋末，寿春城破，这并不意味着淮南战局的终结。新一轮的纷争，就以曹、孙两家为主角而展开，就以袁术受缚之时为开端。两军各据城南北，有化友为敌的迹象。
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