Хіба дзіўнай сілы патрыятызм мацаваў дух смаленцаў, дазваляючы ім не толькі паспяхова адбівацца, але і прыносіць вялікую шкоду непрыяцелю. Пад густым і прыцэльным абстрэлам (маскоўскія войскі шчыльна сціснулі кола, падышлі да самых муроў і стралялі з усіх бакоў з раніцы да вечара) палкоўнік Корф змог выгнаць ворага з акопаў. Агнём з вежаў было знішчана колькі маскоўскіх батарэяў. Пяхота, робячы вылазкі са Смаленска, неаднаразова адбірала ў царскіх ратнікаў выгодныя пазіцыі.
Уначы на 26 жніўня ваяводы паслалі войска на агульны штурм, здолеўшы перад гэтым разбурыць гарматным агнём 2 вежы і вялікі кавалак сцяны, пазбіваць большасць зубцоў на вежах і сценах. Ратнікі кінуліся на муры з сотнямі падрыхтаваных драбінаў і шмат дзе ўзлазілі на ўмацаванні, але абаронцы з дапамогаю мяшчанаў збівалі іх. У адным месцы смаленцы, не маючы ўжо ні камянёў, ні вару, скінулі на ворага два вуллі з пчоламі, і тыя загналі царскіх ваякаў назад у акопы [42, с.34]. Толькі там, дзе зеўралі вялізныя праломы, вораг змог захапіць вежу, зацягнуць у яе гарматы ды пачаў авалодваць і самой сцяной. Каб паправіць становішча, туды імгненна прыбеглі Абуховіч і Корф. Абаронцаў ужо ахапляла паніка. Замак выратавала толькі тое, што вежа з маскоўскімі ратнікамі была знішчаная магутным выбухам пораху, бочкі з якім падкацілі пад ейны ніз. Пад крушнямі загінулі і ворагі, і гарматы, а рэшту ворагаў смаленцы выгналі нечаканым ударам з тылу: гэта бярдышнікі выйшлі з замка праз патаемны ход і давяршылі бітву. Гэтак скончыўся сямігадзінны прыступ, ад якога няхутка маглі акрыяць абодва бакі. Царскія ваяводы страцілі пад сем тысячаў забітымі, а параненых мелі ўдвая больш. Абаронцы ж пасля штурму сярод жывых не налічылі і дзвюх тысячаў сваіх. Апроч забітых вельмі многа было параненых. Раны не вылечваліся, бо атрымалі іх смаленцы быццам ад атручаных куляў [7, т.14, с.46].
Агляд сілаў паказаў, што чарговага прыступу Смаленск ужо не вытрымае. Людзей ледзь-ледзь хапала, каб паставіць на валы, сцены, вежы, на іншыя пазіцыі, а для рэзерву - зусім не заставалася. Муры ў некалькіх месцах мелі вялікія праломы. Пораху было гадзіны на чатыры актыўнае стральбы. Да таго ж прыйшлі весткі пра разгром войска Радзівіла...
Ваявода Абуховіч ужо не верыў, што Смаленск зможа пратрымацца. 2 верасня ён паслаў да цара сваіх упаўнаважаных для перамоваў аб капітуляцыі. Пазней Абуховіч скажа, што рабіў гэта дзеля таго, каб выйграць час ды атрымаць хоць якую дапамогу... Ваявода прасіў у цара, каб яму дазволілі накіраваць людзей у Магілеў, Шклоў, Віцебск ды іншыя беларускія гарады з мэтаю ўдакладнення чутак пра разгром Радзівіла. Выпрошваліся таксама выгадныя ўмовы капітуляцыі: права выйсці са Смаленска ўсім, хто не пажадае заставацца (і жаўнерам, і шляхце, і мяшчанам), грашовая кампенсацыя за страчаную нерухомую маёмасць ды іншае. Але згубным было тое, што ў час перамоваў Абуховіч дазваляў маскоўскім упаўнаважаным баляваць у Смаленску. Тыя агітавалі абаронцаў да здачы, абяцалі ўзнагароду, цягнулі шляхту да сябе [81, s.234]. Сярод абаронцаў пачаліся гутаркі пра капітуляцыю. Нехта Палавецкі напісаў цару яшчэ 10 верасня, што «некоторые смоляне имеют надежду... покоритися». Праўда, іх хвалявала тое, што, увайшоўшы ў горад, «всех мечем повелит скончати царь» [6, т.14, с.328].
Тым не менш Аляксей Міхайлавіч яшчэ рыхтаваўся да новых штурмаў. З Вязьмы пад Смаленск прывезлі 4 вялізныя галандскія пішчалі. А найгоршым для смалянаў было тое, што разам з іншымі трафеямі ў разгромленым абозе Радзівіла непрыяцелю трапіліся паперы смаленскага ваяводы, у якіх той паведамляў гетману аб усіх хібах фартэцыі. Цяпер маскоўскія ваяводы выдатна ведалі пра кожнае слабое месца ў сістэме абароны Смаленска.
Ды цяпер ужо і абараняцца не было каму. Нямецкія найміты Корфа пускалі ў горад маскоўскіх ратнікаў, смаленскі падкаморы Самуль Друцкі-Сакалінскі наладзіў сувязі з царом і агітаваў іншых паддавацца. Жаўнеры смаленскай залогі выпівалі, аддзелы канчаткова дэмаралізаваліся. Практычна фартэцыя была ўжо ў руках Аляксея Міхайлавіча.
Смаленск быў здадзены 23 верасня 1654 г. Маскоўскае войска ўвайшло ў горад, а ваявода Абуховіч, камендант Корф і частка жаўнераў скарысталіся абяцаным правам ды выехалі ў Вялікае Княства. Бальшыня ж абаронцаў засталася, прыняўшы царскае падданства. Шмат хто пайшоў нават «в вечную службу»: той самы Самуль Друцкі-Сакалінскі, каралеўскі сакратар Ян Крамянеўскі, пан Галімонт*, будаўнічы Якуб Ульнер, ротмістры Дзянісовіч, Станкевіч, Бака, Варанец, а таксама нямецкія найміты, гайдукі, смаленскія гарматнікі ды іншыя [4, с.233]. Усіх, хто прысягнуў цару, Аляксей Міхайлавіч частаваў у сваіх намётах, але пасля шмат каго вывез у Маскву. Бязлітасным быў да габраяў. На загад цара ўсіх іх сабралі разам і запатрабавалі хрысціцца. Тых, хто прыняў праваслаўе, пакінулі жыць, астатніх жа пасадзілі ў драўляныя дамы і спалілі [6а, кн.6, с.176; 99а, 92].