Успешная операция по освобождению Богдо-гэгэна деморализовала китайцев и подняла дух бойцов генерала Унгерна. К этому времени отряд Унгерна насчитывал не более 1,5 тысячи бойцов. H.H. Князев приводит интересные цифры личного состава по национальному (или «племенному») признаку: «Около 250 человек насчитывалось… европейцев, 200 татар и башкир, 150 бурят и примерно 600 монголов (в общее число монголов H.H. Князев включил и тибетцев. — А. Ж.), пятую группу составляли три чахарские сотни, общим количеством до 160 всадников. Японцев к тому времени оставалось в живых не более 65 человек». 4 февраля дивизия поднялась в решающую атаку. Унгерн лично водил своих солдат на штурм белых казарм — одного из наиболее укрепленных участков обороны Урги. Перед началом атаки генерал подъехал к поручику Виноградову, об инциденте с которым мы уже рассказывали, и приказал дать выстрелом из орудия сигнал к штурму. Однако орудийный затвор заклинило в самый неподходящий момент. Тогда, по воспоминаниям очевидца, юный поручик схватил кирку-мотыгу и со всего плеча «дернул» ею по ударнику — не следовало никогда испытывать терпения барона… Через некоторое время унгерновцы ворвались уже во двор казарм. Как писал позже один из участников боя, «несчастные китайцы в крайнем испуге подняли странный вой, напоминавший мяуканье множества расстроенных кошек». Однако в самих предместьях Урги бои завязались тяжелые — на узких кривых улочках Маймачена унгерновцы понесли весьма серьезные потери. Несколько раз китайцы пытались перейти в энергичные контратаки, поддержанные артиллерийским огнем, но батареи белых стреляли куда лучше. К вечеру 4 февраля китайцы оставили столицу Монголии. Первыми покинули город начальник китайского гарнизона и все старшие офицеры, укатив на двух автомобилях. Ночью оставили Ургу и основные китайские части, двинувшись по Троицкосавскому тракту по направлению к советской границе. На протяжении нескольких верст тракт казался усеянным награбленными товарами, в панике брошенными отступающими китайцами. На следующий день войска барона окончательно очистили город от мелких групп гаминов. Из Ургинской тюрьмы было освобождено около 60 русских офицеров, захваченных китайцами и обвиненных в шпионаже в пользу белой армии. Состояние освобожденных оставляло желать лучшего — многие из них не могли самостоятельно передвигаться. Китайцы держали русских в маленьких, грязных камерах, нетопленых и холодных. На прогулки заключенных не выпускали. Весь их рацион состоял из чашки сырой чумизы в день на человека.