與射擊時的情形一樣，四門青銅炮發射出的四發十余斤重的鐵炮彈依然是所有發射物中速度最快的。當其他火藥包依然在空中飛行時，它們已經落在了壽州城的城頭之上。雖然由于訓練時間較短，神機直首次實戰射擊的精度比較差，四發炮彈只有兩發落在了預定目標——城門樓——附近，但無論是否落在了自己應該落的地方，這四顆大鐵球在徹底停下來之前，其所經之處都留下了清晰的印跡——壽州城北門城樓上留下了兩個大洞，連城上帶城下，共有十幾名士兵因被擊中而或傷或死，就連在城頭上觀察周軍陣勢的劉仁贍都差點被城門樓上掉下了碎磚砸中。
僥幸躲過一劫的劉仁贍一邊拍打著落在身上的塵土，一邊在心里暗叫僥幸。心想，如果不是自己因為想再觀察一會兒敵軍的軍陣留在城牆邊上，而是在剛才因為身體不適而回到城門樓中去休息，這會兒只怕已經被這突如其來的石彈給砸個正著——以劉仁贍的見識，這樣的攻擊只能是被拋石機拋過來的石彈所為。
不過，還沒等劉仁贍再次抬頭觀察敵人是否已經開始進攻，站在他旁邊的節度副使孫羽突然手指天空，大叫一聲︰「不好，敵軍拋石攻城了。」叫完，也不等劉仁贍下令，便已經與其他將領一起，拉起有病在身、行動較慢的劉仁贍往女牆根上躲去——此時敵軍拋過來的石頭已經可以看到，再往城下跑肯定是來不及了，躲在牆根是最有效的方法。
就在孫羽大喊的同時，一些眼尖的守城兵士也看到了天空中那正在向自己落下的一個個黑點。于是，眾兵士紛紛學著自己長官的樣子，抱頭倦身，躲在了牆根里。
可惜的是，包括劉仁贍、孫羽在內，所有的南唐軍官兵都沒有想到，正是這個在他們看來最正確的「防石方法」，使他們失去了最後一線逃生的機會——火藥包的攻擊主要是針對城牆上守軍的，如果南唐軍的官兵玩兒命往城下或者城里跑，還是有很大希望躲過這一劫的。
片刻之後，數以百計約十斤重的小型火藥包首先落在了城牆以及城牆左近的地方——出于發射安全性的考慮，火藥包的引線都留出了一定的余地，以保證不會在距離發射陣地較近的地方爆炸，因此絕大多數火藥包落地後都沒有馬上爆炸，而是借著運動的慣性開始四處翻滾。
于是，此時壽州守軍的眼前便出現了奇怪的一幕——數以百計或圓或扁，似乎是以麻布包裹，還哧哧冒著火花的奇怪物體在自己身體周圍或者不停滾動，或者彈跳幾下便不再動彈。
就在南唐軍官兵猶豫著是不是應該揀起一個看看的時候，那些正是哧哧冒著的火花卻突然不見了，取而代之的是一道耀眼的紅光、一聲巨大的爆響，以及一團黑白相間的濃煙——能看到這一景像的前提是這些官兵還有幸活著，並且眼楮沒被炸瞎。
在接二連三、持續不斷的爆炸聲中，那些原以為可以躲過周軍石彈攻擊的南唐軍官兵立時就被一團團的火光和煙霧籠罩了起來。那些離著火藥包比較近的兵士不是被炸傷臉面、就是被炸傷眼楮，最少也是被巨大的聲響震得兩耳鳴叫，听不到聲音。那些離得比較遠的兵士雖然不曾受傷，卻也被這突如其來的變故嚇傻了，一時間不知該如何是好。而幾乎將整個北城城牆都籠罩在里面的濃煙，更是嗆得所有南唐官兵咳嗽不止。
劉仁贍和孫羽這對正副節度使也未能幸免，二人雖然都沒有受什麼傷，但同樣被刺鼻的硝煙嗆得大咳不止，身體較弱的劉仁贍更是咳得鼻涕眼淚一起流了出來。節度副使孫羽雖然搞不明白周軍到底使用了什麼怪招，令城頭上充滿這種刺鼻的煙霧，但有一點他是很確定的——城頭絕非久待之地，應盡快離開。
因此，他連忙強忍住咳嗽，伸手去攙自己身邊的劉仁贍，打算將其帶離城頭，到城下安全之處指揮戰斗。可是，當他站起身、彎下腰，扶住劉仁贍的胳膊，準備將其從地上攙起時，突然有了一種不好的預感，一種危險正在逼近的預感。而就在他猶豫著是繼續扶起劉仁贍跑下城，還是重新躲回女牆的牆角時，一陣怪異的嘯叫聲已經出現在了他的頭頂。那是一種沉重的物體在空中快速飛行的聲音，而且從聲音的大小，孫羽可以判斷出它離自己的距離已經很近了。
周軍以煙霧為掩護，對壽州守軍進行石彈攻擊——這是孫羽在死前的最後一個念頭。一只重達百斤的巨型火藥包不偏不倚的落在彎腰低頭，正準備攙扶自己的上司起身的孫羽身上。雖然火藥包不像石頭那樣堅硬，但其重量卻絲毫不比石頭輕。在巨大的沖力面前，孫羽的血肉之軀立時被砸得骨斷筋折，當場便斷了氣。然而，孫羽被砸死並不是這場慘劇的結束，而僅僅是個開始。
擊中孫羽的火藥包去勢被減弱了不少，在地上滾動了幾下後便停了下來。就在劉仁贍以及其他南唐將領還沒有從親眼看著孫羽被砸死的震驚中回復過來，離他們不過幾步遠的那個巨型火藥包的引線便已經燒到了根部，隨之而來的是一聲稱得上驚天動地的巨響。
不過，與前面的那些小火藥包只是發生爆炸、產生濃煙不同，隨著這聲巨響，數十個尖銳的鐵蒺藜、數百片鋒利的鐵片向四周飛射而出，收割著數十步範圍內的一切生命。由于劉仁贍及他的一干手下全都在這致使距離之內，因此隨著這個巨型火藥包的爆炸，壽州城中的指揮領導機關可以說已經被一鍋端了——這些人現在都滿身窟窿的躺在已經被炸得搖搖欲墜的城樓附近。
然而，更令守城官兵恐懼的是，這一切僅僅只是自己悲慘命運的開始，類似的巨響和奪命的鐵片開始接二連三的出現在了城牆之上，以及城牆周圍，原來的咳嗽之聲很快便被受傷士兵的慘叫之聲給取代了。
在經過最初的愣怔與迷茫之後，所有的幸存士兵都做出了一個相同的決定——逃，逃離這段有如地獄一般的城牆，逃到城里最堅固的房子里去躲起來。于是，數千兵士不顧那些尚能支持的軍官厲聲喝阻，猶如潮水般涌向了城下。並不寬闊的馬道之，瞬間便被堵住，急于逃命的兵士你推我搡，亂做一團。軍官們也被裹挾其中，動彈不得，根本沒有能力再維持士兵的秩序。
就在眾兵士在馬道上擁擠不動的時候，第二波小型火藥包再次飛臨城頭。而且，非常巧合的，就在這個時候，在第一波攻擊中已經搖搖欲墜的城樓終于再也支撐不住，轟然倒塌。這樣一來，早就被剛才的重型火藥包嚇壞了的南唐兵此時更是心膽俱裂，根本沒心思去判斷這次飛來的到底是嚇人、放煙用的小「飛雷」還是可以奪人性命的大「飛雷」——「飛雷」是這些南唐兵臨時給這些火藥包起的名字。他們現在只有一個念頭，那就是以最快的速度離開這有如吃人地獄一般的城牆。而不知道是誰喊的一聲「劉節度和孫副節度都死了」，則成為了壓倒駱駝的最後一根稻草，令城頭上的局勢徹底失控，城上的守軍完全崩潰。
于是，原本就已經擁擠不堪的馬道，這會兒更是完全被堵死了。情急之下，那些處在馬道上端、身體強壯的士兵開始把人往馬道下面推，許多士兵因此摔下了馬道。那些處于馬道下端的士兵則不顧危險，直接從馬道上跳到了地面。而被夾在蹭的士兵，甚至開始揮舞著手中的刀槍亂砍亂戮，以圖為自己殺出一條生路來。這樣的舉動帶來的結果自然是一場混戰，一時間，士兵的叫罵聲和慘叫聲不絕于耳。
最終，還是一發越過城牆，飛落在馬道上的重型火藥包給這些逃命的兵士解了圍。劇烈的爆炸當場炸死了數十人、炸傷上百人，許多兵士都被沖擊到了馬道下面，原本擁擠的馬道瞬間一空，南唐兵趁著這個機會蜂擁而下，向城內逃去。
在城外指揮戰斗的徐紹安以及其他後周將領，乃至世宗柴榮，都沒有想到第一波火藥包攻擊竟會取得如此的戰果——城牆上硝煙彌漫，他們根本看不出來這會兒城牆上已經基本沒活人了——因此，在徐紹安的指示下，所有的攻城器械部隊依然在按部就班的向城頭發射著火藥包。
對城頭的轟擊行動約莫持續了小半個時辰後，感覺效果應該差不多的徐紹安這才再次擺動手中的紅旗，命令弓弩手和轒車上前，執行攻城第二步驟。
隨著徐紹安手中的紅旗擺動，一輛輛轒車、一隊隊弓弩手，以及床弩、青銅炮、搭載著燧發槍手的樓車都開始動作起來，向城牆方向緩慢移動。
由于擔心城頭上的南唐軍攻擊——第一次使用火藥武器，到底能達到什麼效果，誰心里也沒底——所以走在前面的轒車和負責掩護的弓弩手都非常的小心翼翼。特別是暴露在外面的弓弩手，一個個神情都非常緊張，手中已經上了弦的弩箭一直指著遠處的城牆，隨時準備反擊。
可是，令這些兵士奇怪的是，直到他們這些人逼近到距離城牆不過百步的地方，城頭之上依然沒有任何動靜。這種反常的現象令走在最前面的轒車和弓弩手心中有些猶疑，生怕是對方預先設下了什麼埋伏，專等自己鑽進圈套里再一網打盡。但是，猶疑歸猶疑，在沒有得到撤退命令之前，這些士兵是不敢往後退一步的。現在就是心里再沒底，也要繼續往前走。
在進攻的士兵們心生猶疑的同時，後面的徐紹安、柴榮、趙匡胤等人也都覺得有些奇怪。柴榮和趙匡胤此時都把目光投向了徐紹安，希望這位火器專家能給自己一個解釋——這到底是火器太厲害了，還是南唐軍有什麼陰謀。
此時的徐紹安心里也有點含糊，他這個所謂的火器戰專家也是頭一次使用這種原始火器打實戰。雖然剛才向柴榮和趙匡胤講解計劃時表現的信心十足，但實際上他對這種戰法究竟能有取得怎樣的效果同樣沒什麼譜。所以，面對柴榮、趙匡胤等人詢問的目光，徐紹安第一個反應是舉起望遠鏡向壽州城頭觀看，以便掌握第一手材料後再向其他人解釋。
隨著火藥包攻勢漸漸減弱，壽州城頭上的硝煙此時已經慢慢的散開了，映入徐紹安眼簾的是毫無生氣的城頭、倒塌的城樓以及南唐軍兵士的尸體。這樣的情形令徐紹安有些不敢相信，他反復觀察了半天，才將柴榮賜給他的單筒望遠鏡——為了不過度引起別人的注意，徐紹安並沒有使用自己帶到淮南前線來的那副現代望遠鏡——從眼前挪開，轉頭向柴榮說道︰「陛下，以臣所見，城頭上只怕……」
「城頭上只怕是已經沒有活著的敵軍了」正舉著望遠鏡向城頭觀察的柴榮直接說出了徐紹安後面的半句話。
「想不到這些火藥包竟有如此威力，不過小半個時辰的攻擊，就可以將敵軍全殲于城頭之上，徐指揮果然是高人也。」劉光義在一旁夸贊道——徐紹安的火藥包發威，作為神機直的副都虞候，徐紹安的上級，他的臉上也相當有光。
幾波火藥包攻擊能取得如此效果，徐紹安心中也很高興。但是，作為一個對黑火藥性能比較了解的現代軍人，理智告訴他，雖然前後拋出去的黑火藥加在一起有數千斤，但其威力還不足以將敵人城樓上的守軍全炸死——雖然城頭上有不少尸體，但絕不是這面城牆南唐守軍的全部，甚至連半數都到不了。現在在城頭上之所以沒有一個活人，最大的可能應該是那些南唐兵在遭受了這個時空第一次火藥攻擊後，對這種從未見過的作戰方式與作戰武器在心理上產生了極度恐懼，從而被嚇跑了。
一念及此，徐紹安連忙向劉光義說道︰「劉虞候謬贊了。以末將所見，城頭上被炸死的敵軍只是少數，絕大多數敵軍應該只是被火藥包的攻擊給嚇怕了，逃離了城頭。」
「徐指揮過謙了，能夠將城頭敵軍嚇跑也是了不起的本事。對付一群心膽俱裂的潰兵，遠比對付一群士氣高昂的強兵容易得多。」劉光義繼續為徐紹安臉上貼金。
還沒等徐紹安再謙遜幾句，劉光義就已經轉向了柴榮，說道︰「陛下，臣以為，既然敵軍已經被剛才的火器攻擊嚇破了膽，我軍當立即全軍出動，利用敵軍城頭力量空虛的機會，一舉登上城牆、佔領靖淮門。」
柴榮聞言略微思索片刻，搖了搖頭，說道︰「愛卿所言雖然有些道理，但那劉仁贍也是足智多謀之人，我軍不可不防。」
說完，不等劉光義再爭辯，便向眾將傳令道︰「命左軍即刻出動搶佔城頭，其他各軍暫時按兵不動。另外，為防敵軍使詐，通過轒車向城門洞內輸送火藥包之事照常進行，輕型拋石機在我軍靠近城牆之前，要繼續向城頭拋投火藥包。」
柴榮既已下令便是聖旨，眾將趕忙領旨，並迅速行動起來。
于是，就在轒車與弓弩兵繼續小心翼翼向城牆靠近時，周軍左軍的萬余兵士也開始動作起來，他們扛著一架架雲梯，推著一輛輛鵝車，緩緩的向前推進，漸漸的與前面的轒車和弓弩兵匯合在了一起。
有了大隊人馬的支援，原本小心翼翼的轒車和弓弩兵信心大增，前進的速度也有所加快，時間不長便已經來到了城牆左近。與此同時，後方的所有拋石機也全部停止了動作，以防誤傷自己人。
事實證明，徐紹安也好、柴榮也罷，都高估了南唐軍的作戰意志，他們之前的擔心完全是多余的，反倒是那個劉光義的判斷是比較符合實際情況。第一個登上壽州城頭的周軍士兵只看到滿地的尸體和建築殘骸，而沒有任何一點活人存在的跡象。
隨著登上城頭的周軍人數越來越多，各級軍官開始率領手下兵士向縱深發展，很快便佔領了靖淮門，以及兩邊各一里多長的城牆，直到轉入東西兩側的城牆時，才遇到了略微像樣些的抵抗。
不過，東西兩側城牆上南唐守軍的抵抗也就到此為止了。一方面，此時周軍登城的已經有上萬人，南唐軍的抵抗和反擊已經很難改變大局。另一方面，劉仁贍、孫羽等高級官員全部陣亡的消息此時已經傳遍了整個壽州城，城中各處的守軍立時亂做一團，根本不可能再進行反擊了——不但沒有反擊，城里的南唐兵反而開始四處縱火、搶劫，希望能在逃走之前最後撈一把。
此時，已經戰領北城門的周軍左軍將領一面派人與操作轒車的友軍聯系，讓他們停止堆放火藥包，以便自己的士兵可以立即動手清除堵塞在城門處的土石、沙袋等物。另一方面，則迅速與已經全線壓上的周軍大隊主力聯系，催他們加快速度，以便盡快將城內的騷亂平息下去。
所謂「人多力量大」，在轒車載著火藥包撤離的同時，左軍的眾多士兵一起動手，不大會兒工夫便已堵塞物清理干淨，城門也隨之打開，周軍大隊人馬蜂擁而入，殺向了城內，迅速的平息了南唐兵對城內百姓的劫掠。
顯德三年五月二十三日下午未時末，隨著柴榮率文武百官進入壽州節度府，歷時兩月的壽州圍城戰以周軍的大獲全勝而宣告結束。