因此杨元同意了马栋所请，京华二号重炮开始集中瞄准。炮击连发之下，七星门城门洞开，城墙毁坏，明军以戚金所率车营冲锋推进，火炮掩护，大举攻入七星门。
戚金所部自戚继光入京之后，其实就可以看做高务实的嫡系了，后勤保障方面在辽东绝对是首屈一指的，因此这支明军属实是甲坚兵利，日军接战即不敌，被打得节节败退。
到了此时，日军城防大势已去，只能向内城退却，而如此一来，原本进攻稍显缓慢的芦门、普通门也相继被明军攻下。
小西行长紧张地聚拢败兵，尽出主力七千于内城固守。平壤城内街道众多而且狭窄，小西行长及宗义智等日将充分利用地形，发挥铁炮优势，实际上有点打出了后世热兵器时代巷战的感觉，明军前队纷纷中弹倒地，难以推进。
激战一日，上午时明军攻城可谓势不可挡，下午时两军却在内城陷入僵持，日军于城内各处窑堡、狭间拼命死守，明军强攻之下觉得伤亡太大，继而转为纵火焚烧，但两军拉锯仍然。
日暮西山，李如松下令收兵。
当夜，李如松准备劝告日军弃城而逃，柳成龙不解为何要放走小西行长，朝鲜都元帅金命元也认为不得放走倭寇一人。
李如松解释道：“兵法云围城必阙，重重合围之下，敌必困兽犹斗，想要拼个鱼死网破，我虽能覆灭之，但也会给我军造成大量不必要的伤亡。
相反，若留有生路，就可使敌军摇摆不定，军中有人欲逃，有人欲战，因此斗志涣散，必可减少我军伤亡，而后我军只需在敌逃之时伏击即可。
若论我军骑兵之威，今日二位已亲眼所见，绝非日军可撄之锋，故敌逃我追之下，我军必能轻取。”朝鲜二位重臣这才知道李如松不是打算放走敌人，只是要用最少的伤亡消灭他们，因此也转而表示理解并同意。
于是李如松向小西行长传信：“以我兵力足以将你歼灭，但今日杀生已然太多，有干天和。本帅不忍杀戮过甚，姑为暂驻，放尔等一条生路。”
此时日军第三军团援军大友义统所部因日间见识到明军凶悍异常的战斗力，军中上下议论不定，实在不敢再战，竟然擅自退去。
小西行长见己方死伤众多，再打下去只怕明天就不会再有什么第一军团了，根本不可能继续坚守平壤，回信给李如松说：“愿意退兵，切勿阻拦”。随后小西行长集合全军，连夜出城向大同江退去。
探知日军出逃，金命元问李如松追不追，李如松诧异道：“他是请本帅勿加阻拦，可本帅何曾答应过？”金命元愕然。
柳成龙则忙对金命元道：“且不说兵不厌诈，日军与我等是生死大敌，哪里要和他们讲这些，就说李提督也的确没有答应不追啊！所谓放他们一条生路……这路也的确放了啊！”金命元只能苦笑。
李如松遂不多言，下令全军追击。元月的大同江正是冰封之时，埋伏于沿江的小部明军及朝鲜军立刻阻击，拖延日军南撤。明军主力骑兵追至大同江边，见日军正在南撤，原打算骑兵冲杀，李如松想想却担心大股骑兵会不会震塌冰面，不觉有些犹豫。
戚金看出他的心思，立刻建议炮轰冰面。李如松不愧是为战争而生之人，一下子明白戚金的意思，赶紧下令炮击江面。这下子冰面破裂，日军仅淹死者就多达数千之众。
小西行长好不容易在亲信帮助下爬上了岸，身上的冰水都顾不得了，领着残军就向开城逃窜。
平壤一战，明军阵亡七百九十六人，伤者一千四百九十二人。日军死伤逾万，从釜山一路打到平壤几乎毫无阻碍的第一军团溃不成军，堪称被打断了脊梁骨。
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