戰事的發展便如同彭玉麟預料的那樣，太平軍與大理義軍會師之後，太平軍主攻東南兩面，大理義軍主攻西北。西北面的團山、大普吉、夏家窯一帶相繼失陷，大理義軍猛攻碧雞關、樑家河、高嶢、普坪村等地。緊接着太平軍南路軍攻陷易門，兩天後南路軍打下了晉寧等地。李孟羣部死守碧雞關已經是搖搖欲墜，太平軍各部從三個方向包圍省府昆明城。
元月十八日，李孟羣部被迫放棄碧雞關，率領殘部三千餘人退入城內，碧雞關、樑家河、高嶢、普坪村等地相繼落入太平軍之手。隨後幾天內，太平軍又相繼攻陷北面的大石壩、小石壩、大板橋、小板橋、官渡等地，接下來又攻佔了昆明城郊的金馬寺、大樹營等地，北面的退路被徹底封死。跟着大理義軍抽兵北上攻佔宜良，曲靖方向的清軍自身難保，無力南援。至此，太平軍實現了對昆明城的合圍，城內清軍除了滇池水道尚可利用之外，已經沒有了退路。
外圍戰鬥沒有隻得可提的地方，唯一的亮點便是太平軍利用火炮與輕便的康格列夫火箭對清軍外圍各處陣地實施了飽和式的炮擊。在這一仗中，康格列夫火箭被太平軍步兵們廣泛運用，臨時由炮兵團分配到連隊的火箭炮班，配合步兵連隊發動進攻。各處戰場上隨時可見火箭拖着長長的尾焰飛向清軍陣地，燃燒的火焰與爆裂的火箭戰鬥部上四散飛濺的鉛彈隨處可見。火箭成了清軍的噩夢。
攻陷碧雞關之後，太平軍果然搶佔了西山龍門，在山上架設了炮兵陣地。當日便擊毀往來滇池水域運送糧彈的清軍水師船隻五十餘艘，令清軍水師不敢妄動。
次日夜晚，太平軍一部又趁夜襲擊了位於盤龍江尾、滇池邊上的清軍水師營地螺螄灣，太平軍利用輕便的火箭炮對水師營地進行了毀滅性的的焚化洗禮，大火藉着風勢將整個水師營地付之一炬。清軍水師的船隻只逃出來一半，其餘的都化作了一堆堆燃着餘燼的黒木。
清軍的敗勢比彭玉麟預計的更加糟糕，彭玉麟很是悲哀的發現太平軍在炮術一項上已經玩得爐火純青。遠程、中程、近程太平軍都有相對應的火炮以及補充火器，加上太平軍步槍的射程和精度優勢，大量裝備鳥槍、擡槍的清軍有種被完虐的感覺。
外無援兵。內無糧彈，被斷絕了水路通道的昆明城清軍士氣一落千丈，除了跟隨彭玉麟、李孟羣過來的數千湖南兵之外，城內雲南地方清軍以及團練、土司兵馬無不都是惶惶不可終日。雖然彭玉麟可以擺出堅固的城防。可以想方設法對道路、橋樑進行破壞。可以將街道佈置成巷戰的理想環境，但他卻無法改變清軍的頹勢。
元月二十一日，大理義軍正式開始分兵向其他地州征討，整個昆明城交由太平軍進攻攻打。太平軍新編第五軍雖然是新成立的部隊，但將士都是原來東殿、北殿等部精銳，也都是屍山血海中爬出來的人，整訓只是操訓新式戰法和新式操典以及新兵器運用，第五軍的戰鬥力與補充了大量鄉兵的第一軍竟然不相上下。
二十二日早晨。太平軍開始攻打昆明城，在萬炮齊發的隆隆聲中。守城的清軍一觸即潰，鎮守東門的雲南提督惠慶首先帶着人往回跑，從城牆防線上撤下來的清軍擁塞在往城內的各條街道上，反而將彭玉麟的巷戰障礙給破壞得不成樣子，潰散的清軍如同潮水，就連彭玉麟的執法隊都攔不住。
在五華山頂上坐鎮的彭玉麟看到這一幕，忍不住長嘆一聲道：“沒有攻不破的堅城，唯有攻不破的人心啊，士無死戰之心，再堅固的城防也是無用的，大事去矣。”
李孟羣吊着一直胳膊，還能動的右臂執刀在手，憤怒的看着惠慶的潰兵怒道：“這個惠慶炮一響就跑，整個防線潰散都是他一人之過，待我帶兵前去彈壓，他要是再跑，我便一刀殺了他！”
彭玉麟無力的搖搖頭道：“事已至此，多殺無益，由得他去，收攏兵馬，準備死守五華山吧。”
清軍逃兵大部分向攻入外城的太平軍投降，只有數千人跑回五華山等山頂據點，據險死守。太平軍控制了各處城門之後，在幾個制高點也架起火炮與山頂的清軍進行炮戰，同時派出數十個連隊逐片區域清理街巷內的殘敵。
攻入城內的第二天上午，太平軍一支搜索連隊在金馬坊附近一處街巷內找到了惠慶，這位提督大人正化妝成道士準備出逃，但被太平軍細心的將士發現他還穿着官用的馬靴，當場就被拿獲。被抓獲的惠慶連連求饒，被帶到金馬寺陳玉成大本營面見陳玉成。
才見到陳玉成，惠慶便跪地求饒不止，口稱知道一條小路可上五華山與圓通山，便可順利攻下兩座山頭，他願意給太平軍帶路云云。
陳玉成頗爲看不起惠慶，這時候太平軍已經開始準備席捲全國，對於拿獲的滿清官員將士也不再是嚴厲對待，除了有大罪之人要殺也都是需要經過軍事法庭審判，是以他沒有爲難惠慶，只是命人將他帶下去看押，至於惠慶所說的小道可通山頂，陳玉成絲毫不感興趣，城已經破了，城內知道小道的平民百姓不知多少，隨便找個當地人問問就知道了，何必要惠慶來邀功？
經過一天的炮戰之後，清軍炮兵逐漸不被壓制，到了第二天，大部分火炮被毀，剩下的火炮也因爲沒有彈藥而熄了火。太平軍也不着急攻山，時不時的向山頂打上幾炮，其餘步兵則加緊控制剩下的街巷。
到得第四日上，城內各處清軍基本肅清，只有五華山和圓通山還在清軍手中。山上的清軍悽慘非常，糧食不多，飲水也成問題，傷兵沒有醫藥，只能在慘嚎聲中慢慢死去。
彭玉麟穿着破敗的戎服帶着李孟羣等將官巡山，到了五華書院前時，只見書院外那株梅花已經被太平軍的炮火所毀，彭玉麟面容慘淡的說道：“看來此處便是彭某埋骨之地了啊。”
李孟羣咬牙道：“雪帥，留得青山在不愁沒柴燒，今夜雪帥可帶人喬裝百姓下山，混出城去，屬下死守此處，吸引長毛兵力，將來雪帥興兵爲我等報仇便可。”
彭玉麟搖搖頭道：“我豈是那種貪生怕死之輩？此話休要再提！”
正說話間，書院內幾聲磔磔怪叫聲中，一名清軍傷兵雙臂皆失，發了瘋似的跑了出來，口中嘶喊道：“給老子來個痛快吧！老子眼下生不如死！長毛賊！給爺爺來個痛快！”
彭玉麟等都吃了一驚，還沒回過神來，只見那清兵衝到書院山間山崖邊，縱身便從山崖上跳了下去，周身同伴都不急阻攔。待得彭玉麟等人趕過去看時，已看不見那清軍的蹤影了。
彭玉麟嘆息一聲，轉過身來卻見圍在周身的清軍殘兵們個個都是一臉的麻木之色，眼神中絲毫沒有生機，彭玉麟心頭一震，知道各人心頭都有兔死狐悲之感，唯獨不同的是各人有各人的死法，僅此而已。
“拉着這數千將士一同去死，就爲了成全我倆人忠義之名，是否太過殘忍了？”彭玉麟沒有對那些清軍將士說什麼，走出十餘步後低聲問身邊的李孟羣道：“如今只是爲死而死了啊。”
李孟羣咬牙道：“雪帥，以身殉國、馬革裹屍便是軍人最好的歸宿，我寧死不做長毛的階下之囚！”
彭玉麟輕嘆一聲沒再說什麼，隔了片刻後才緩緩說道：“差人將傷兵送下山去，希望長毛還有些人性能收治他們。”
李孟羣大急道：“長毛毫無人性，必定會殘殺傷兵，雪帥萬不可如此。”
彭玉麟還待再說時，一名親衛氣急敗壞的跑來報道：“啓稟雪帥、李大人，李大人之妹李素貞李姑娘帶着十餘名女兵下山單獨找長毛搦戰去了！”
李孟羣大驚失色，頓足道：“這死丫頭這時候添什麼亂？她這不是去找死麼？”
那親兵急道：“姑娘下山時，小人苦攔不住，她說與其在山上餓死、渴死、不慎被炮打死，還不如能動的時候下山殺個痛苦。”
彭玉麟急忙說道：“馬上帶人點起一千人馬下山把李姑娘搶回來！”
李孟羣痛苦的閉上眼睛，大聲道：“雪帥，不必了，由得她去，她們女營剩下的人落入長毛手中也是免不了受辱，還不如就此死在陣仗之上倒也乾淨。”說罷扭頭便走，只是走了幾步，失魂落魄的絆了腳下，摔在地上最後由親兵攙扶着下去了。
彭玉麟心下不忍，只得扭頭不去看李孟羣那蕭索、佝僂的背影，只是呆呆的看着那株被燒得漆黑的梅花喃喃道：“已經到了最後時光了，過些時候或許黃泉之下便可再見。”
彭玉麟呆立在書院門口許久，也不知過了多少時候，身旁一名親兵上前稟報道：“雪帥，前山程參將來報，有長毛使者上山，求見雪帥，說是活捉了李姑娘，求見雪帥一面，李姑娘是死是活便看雪帥見不見他了。”
彭玉麟微微苦笑，喃喃說道：“看來是勸降的來了。”跟着臉色一寒大聲道：“帶他上來！”