要拿下广州，洪兵只剩下了一项数量优势，这也是他们最后的撒手锏。1854年7月30日，随着李文茂一声令下，洪兵向广州发起了总攻。
二十万人一齐行动，场面骇人之至。广州城内立刻开始出现波动，由于洪兵围城并非严丝合缝，人们争相向城外逃难，开始只是有钱人家，后来一般平民也大量出逃。
其实当时乡下也许比城里更凶险，抢掠烧杀无处不在，但正所谓宁做太平犬，不做乱世人，乱世之中，老百姓的选择实在很有限。
这时叶名琛再次显示出了他在将将上的能力。骁将福兴走后，他又任命按察使沈棣辉为守城总指挥。
如果说叶名琛是将将之才，那么沈棣辉就是将兵之才。他是个文官出身的将领，最大的长处是赏罚分明，知人善任，后来名噪一时的冯子材便是由其招抚和培养出来的战将。
叶名琛交给沈棣辉的兵只有一万五千人，但人少不是问题，关键是怎么用。沈棣辉从中选出四千精锐，然后把他们放在城内要害位置，其余地方则尽可能多插旗帜，用疑兵的方式来吓唬人。
洪兵四面攻城，但城墙上好像处处都有守军，一时难以找到突破重点，官军却居高临下，火炮射过去，一打一个准儿。
经过几次碰撞，洪兵吃了亏，再不敢轻易接近广州城，大家都趋向于坐等援军。
洪兵所企盼的援军，指的是广东佛山人陈开。
在天地会元老陈松被诱捕后，洪兵内部松散不堪的弊病一览无余，与太平军形成鲜明对比——李文茂无法号令部属，真正肯接受其指挥的，仍是他那支戏班子部队。
李文茂当不成核心的原因，是他在天地会中的名位和辈分并不高，所谓居首，只是因为他的部队比较强一些罢了。
水手出身的陈开称得上是天地会中重量级的首领，他在佛山一起事就招纳到十万之众，其影响力可想而知。如果他能尽快来广州会合，不仅可有效整合各军，而且三十万人扑城，就算广州有铜墙铁壁也挡不住。
能不能阻击陈开，成了广州城可否守住的前提。
叶名琛再也拨不出多余兵力出城作战，但又深知其中厉害，在危急存亡的这一刻，他把团练的能量发挥到了极致。
按功用和活动区域不同，团练可分为募勇和练勇两种。募勇实际上就是雇佣兵，可以外出与正规军并肩作战，甚至直接作为正规军，比如，湘军就是募勇性质。在参加广州守城的一万五千人中，除九千绿营和八旗外，其余六千都是募勇。
与募勇相比，练勇不离乡，也不拿工资，基本就是当地族人或村民。他们定期集合，进行军事训练，故称“练勇”。
寻常练勇，一般都只能打打小股洪兵，或者在洪兵撤退时，起一个原地阻击或追击的作用。叶名琛要对付陈开，需要的不是这种普通练勇，他需要的是“九十六乡练勇”。
在广州与佛山之间，尚武之风盛行，民风极其强悍，这里有一支当时最出名也最厉害的练勇，也即“九十六乡练勇”。早在围城之初，叶名琛就发现了这支民兵的不同寻常之处，不仅亲自召见当地的士绅首领，还专门调拨大炮和弹药，从而使得“九十六乡练勇”在战斗力上又上升了好几个档次。
陈开两度被“九十六乡练勇”击退，这令他既吃惊又恼怒，但直到第三次发动十万大军倾巢而攻，仍无法越过“九十六乡”。
对广州守城之役来说，这是具有决定性意义的三次作战，洪兵欲会师广州城下的计划被迫流产。
陈开来不了广州，本来就不齐心的洪兵首领们更加离心离德。为了争夺物资和利益，各派势力甚至发展到刀兵相见，还有人则对攻城失去信心，索性离开了联军。
在参与围城的洪兵首领中，李文茂与另一位首领陈显良拥兵最多，对广州的威胁也最大。叶名琛和沈棣辉决定，擒贼先擒王，乘对方军心动摇之际，先击破这两股洪兵主力再说。
当下沈棣辉实施偷袭，烧毁洪兵营寨六百多座，把陈显良打得落荒而逃。接着，他又率船队迂回到李文茂军营背后，并且再次获胜。
陈显良、李文茂的先后挫败，令洪兵元气大伤。至1854年12月底，官军将各路洪兵从广州近郊逐退，被围攻达半年之久的广州初步脱离险境。城内居民在被围之初曾经惊恐万分，此时脸上已不见慌张之色。