自1864年7月4日起，湘军各营逼近天京城墙根，使用云梯，昼夜不息地轮流发动猛攻。该轮攻势启动后，湘军付出了极大的伤亡代价，总兵陈万胜以下许多将领相继战死。
在实施车轮战法攻城的同时，曾国荃实施了两项措施，一是令兵勇将割下的数万捆柴草往城墙根下码堆，准备等堆到与城墙一样高时就强行登城，二是利用地堡城既紧靠城墙，又居高临下的优势，筑炮台于其上，不停地向城中进行俯射，使得守军在城头上不能立足。
这一切的一切，其实都是为了掩护一个重大的企图：重开地道！
经过十五个日夜的隐蔽作业，7月18日，大功告成。曾国荃亲率李臣典等人到地道口进行指挥，共填充火药六千袋计三万斤。李秀成觉察到情况有异，当天晚上率两队各数百人的敢死队，穿着清军号衣，分别从太平门和朝阳门潜出，对湘军发起突袭。
湘军久战疲惫，太平军抓住机会烧毁了全部的柴草堆，遗憾的是在湘军的拼死反击下，终究未能攻破保护地道口的大垒，从而与守住天京的最后一次机会失之交臂。
次日，五更时分，小天王洪天贵福做了一个令他惊恐不安的梦，他梦见官军把城墙轰塌，冲进了城内。这其实是一个即将成为现实的噩梦，当天，曾国荃站在龙膊子制高点处进行观察，看到城内太平军正四散觅食，城防空虚，于是决定实施总攻。总攻前，他申明军纪，麾下的九名高级将领则一一立下了军令状。
中午时分，随着霹雳一声巨响，湘军引爆了地堡城附近地道的火药，太平门的城墙被炸塌二十余丈，烟尘蔽空，砖石纷飞。湘军官兵从缺口处蜂拥而入，李秀成闻讯急忙赶到太平门，指挥太平军进行堵击。在太平军的猛烈射击下，四百余人的湘军先锋部队即刻毙命，然而随着湘军后续部队不断压上，太平军终于抵御不住，接连向后败退。
亲自到前线坐镇指挥的曾国荃见状，趁机命令其他各门的湘军搭起云梯，强攻而入。除中关门外，各门均被攻破，守军死的死，逃的逃，降的降，再无能力将湘军逐出城外。
眼看大局已定，李秀成被迫退回了朝门。此时洪天贵福和他的两个弟弟光王、明王来到朝门，请求李秀成救他们出去，李秀成没法把他们都带走，只能携洪天贵福一人出逃。出逃时，李秀成传令在天王府和各王府同时放火，对宫殿进行焚烧。在太平军“城中不留半片烂布与妖享用”的呐喊声中，城中燃起熊熊大火。
赵烈文原为曾国藩的机要幕僚，奉命在曾国荃大营中协调各项事务。他这时尚未入城，从兵营远眺天京，可以看到城内火光烛天，而且天王府也燃起大火，且火光冲入云霄，他估计可能是府中储藏火药的地方被引燃了。
意识到已铁定破城，赵烈文等大营留守人员欢声雷动。下午5点，曾国荃回营，赵烈文忙率众人上前祝贺。曾国荃穿着短布衣，光着脚，早已是汗泪交加，他示意众人先不要急着祝贺，随即便让赵烈文赶快替他写奏折向朝廷报捷。
赵烈文很快就交了稿。晚上六七点钟的时候，他听说各营入城后，官兵贪图抢掠财物，多单独行动，已使部队呈游兵散勇状，接着又见留营兵勇甚至杂役也都争先恐后地进城搜刮，路上肩挑背负的人络绎不绝，顿感不安。
赵烈文无功名在身，他经人引荐刚入曾幕时，曾国藩对他的印象还只是一般，所交授的第一项任务是视察湘军水陆各营。赵烈文视察后向曾国藩报告，说樟树营陆军营制很是松懈，军气已老，恐不足恃。曾国藩平素最不喜欢夸夸其谈的书生，连大名鼎鼎、给肃顺做过幕僚的王闿运都被他归入此列，听了赵烈文的话后，立刻流露出了不快的神情。
赵烈文善于察颜观色，见状只好以母病为由辞行，曾国藩也顺水推舟地立刻予以批准。令人大跌眼镜的是，十天不到，湘军周凤山部果然在樟树大败。这件事让曾国藩认识到，赵烈文的见识和观察力都高出普通幕僚，于是后来又再次延聘赵烈文入幕，并对他越来越信任和器重。
曾国荃因久攻天京不下，感到帐下缺乏谋略之士，他早知赵烈文之才，多次写信请他前来相助，可是赵烈文并不愿往，曾国荃便又让哥哥出面做工作，赵烈文这才勉强答应。
赵烈文反对纵兵抢掠，认为有损湘军声誉，同时他也担心太平军会乘此机会扭转局势或突围逃逸，因此连忙入帐劝曾国荃亲往弹压。曾国荃此时已疲惫至极，一动都不想动，他瞪着眼问赵烈文：“你想要我去哪里？”赵烈文答道：“听闻缺口（指湘军的包围缺口及缝隙）很大，恐怕需要你亲自去堵御。”曾国荃摇摇头，不再理会赵烈文，赵烈文只得走出帐外。