后续部队也陆续到达。章邯根据自己观察的情况，一一安排了各军的作战地域。整整一天，秦军都在挖壕筑垒，似乎打算进行长期围困。
到了下午，秦军辎重大车堂而皇之地驶进军营，无数的粮草、兵器被卸下。城上人清清楚楚看到这一切。黄昏前，无数秦骑士驰到城下，向城**入上百封写在布帛上的招降文书。同时，这些骑士们也高声向城内呼喊：“下城降者皆赦！缚首恶来降者，各以其功赐爵！”城上只射下稀稀落落的箭矢，有气无力。章邯隐藏在营地中，冷眼观察着这一切。他知道，陈城已经在他的掌握之中了。
第二天，章邯从三面向陈城发起强攻。陈城果然没有太多的箭矢，秦军几乎毫发无损地冲到城下，步卒开始爬城，而弩兵则向城墙上射击。在第一拨箭矢射到城上后，守军立即四散而逃。爬城的士卒顺利冲上城墙。
三面的进攻虽然略有不同，有些城墙上的守军还比较顽强，但只要有一面攻上城墙，如果不能迅速组织反攻，将攻方的少量士卒反击下去，那么后援就会源源不断地上城，并对其他防御方向构成实质的压力。
当秦军取得多处突破后，守将终于坚持不下去了，打开无人攻击的那面城门，逃出城去。自然，他被早有埋伏的秦军俘获。城内守军本来就士气低落，见主将逃走，也迅速逃亡，陈城陷落。
章邯入城后，将陈城所有进行抵抗的精壮全部斩首，并放纵秦军在城内劫掠烧杀，直到第二天才宣布安民。
夺取陈城后，章邯立即派出军队，占领周围各县，一直打到上蔡。陈郡完全被收复。