自1864年7月4日起，湘軍各營逼近天京城牆根，使用雲梯，晝夜不息地輪流發動猛攻。該輪攻勢啟動後，湘軍付出了極大的傷亡代價，總兵陳萬勝以下許多將領相繼戰死。
在實施車輪戰法攻城的同時，曾國荃實施了兩項措施，一是令兵勇將割下的數萬捆柴草往城牆根下碼堆，準備等堆到與城牆一樣高時就強行登城，二是利用地堡城既緊靠城牆，又居高臨下的優勢，築炮台於其上，不停地向城中進行俯射，使得守軍在城頭上不能立足。
這一切的一切，其實都是為了掩護一個重大的企圖：重開地道！
經過十五個日夜的隱蔽作業，7月18日，大功告成。曾國荃親率李臣典等人到地道口進行指揮，共填充火藥六千袋計三萬斤。李秀成覺察到情況有異，當天晚上率兩隊各數百人的敢死隊，穿著清軍號衣，分別從太平門和朝陽門潛出，對湘軍發起突襲。
湘軍久戰疲憊，太平軍抓住機會燒毀了全部的柴草堆，遺憾的是在湘軍的拚死反擊下，終究未能攻破保護地道口的大壘，從而與守住天京的最後一次機會失之交臂。
次日，五更時分，小天王洪天貴福做了一個令他驚恐不安的夢，他夢見官軍把城牆轟塌，衝進了城內。這其實是一個即將成為現實的噩夢，當天，曾國荃站在龍膊子制高點處進行觀察，看到城內太平軍正四散覓食，城防空虛，於是決定實施總攻。總攻前，他申明軍紀，麾下的九名高級將領則一一立下了軍令狀。
中午時分，隨著霹靂一聲巨響，湘軍引爆了地堡城附近地道的火藥，太平門的城牆被炸塌二十餘丈，煙塵蔽空，磚石紛飛。湘軍官兵從缺口處蜂擁而入，李秀成聞訊急忙趕到太平門，指揮太平軍進行堵擊。在太平軍的猛烈射擊下，四百餘人的湘軍先鋒部隊即刻斃命，然而隨著湘軍後續部隊不斷壓上，太平軍終於抵禦不住，接連向後敗退。
親自到前線坐鎮指揮的曾國荃見狀，趁機命令其他各門的湘軍搭起雲梯，強攻而入。除中關門外，各門均被攻破，守軍死的死，逃的逃，降的降，再無能力將湘軍逐出城外。
眼看大局已定，李秀成被迫退回了朝門。此時洪天貴福和他的兩個弟弟光王、明王來到朝門，請求李秀成救他們出去，李秀成沒法把他們都帶走，只能攜洪天貴福一人出逃。出逃時，李秀成傳令在天王府和各王府同時放火，對宮殿進行焚燒。在太平軍「城中不留半片爛布與妖享用」的吶喊聲中，城中燃起熊熊大火。
趙烈文原為曾國藩的機要幕僚，奉命在曾國荃大營中協調各項事務。他這時尚未入城，從兵營遠眺天京，可以看到城內火光燭天，而且天王府也燃起大火，且火光沖入雲霄，他估計可能是府中儲藏火藥的地方被引燃了。
意識到已鐵定破城，趙烈文等大營留守人員歡聲雷動。下午5點，曾國荃回營，趙烈文忙率眾人上前祝賀。曾國荃穿著短布衣，光著腳，早已是汗淚交加，他示意眾人先不要急著祝賀，隨即便讓趙烈文趕快替他寫奏摺向朝廷報捷。
趙烈文很快就交了稿。晚上六七點鐘的時候，他聽說各營入城後，官兵貪圖搶掠財物，多單獨行動，已使部隊呈游兵散勇狀，接著又見留營兵勇甚至雜役也都爭先恐後地進城搜刮，路上肩挑背負的人絡繹不絕，頓感不安。
趙烈文無功名在身，他經人引薦剛入曾幕時，曾國藩對他的印象還只是一般，所交授的第一項任務是視察湘軍水陸各營。趙烈文視察後向曾國藩報告，說樟樹營陸軍營制很是鬆懈，軍氣已老，恐不足恃。曾國藩平素最不喜歡夸夸其談的書生，連大名鼎鼎、給肅順做過幕僚的王闓運都被他歸入此列，聽了趙烈文的話後，立刻流露出了不快的神情。
趙烈文善於察顏觀色，見狀只好以母病為由辭行，曾國藩也順水推舟地立刻予以批准。令人大跌眼鏡的是，十天不到，湘軍周鳳山部果然在樟樹大敗。這件事讓曾國藩認識到，趙烈文的見識和觀察力都高出普通幕僚，於是後來又再次延聘趙烈文入幕，並對他越來越信任和器重。
曾國荃因久攻天京不下，感到帳下缺乏謀略之士，他早知趙烈文之才，多次寫信請他前來相助，可是趙烈文並不願往，曾國荃便又讓哥哥出面做工作，趙烈文這才勉強答應。
趙烈文反對縱兵搶掠，認為有損湘軍聲譽，同時他也擔心太平軍會乘此機會扭轉局勢或突圍逃逸，因此連忙入帳勸曾國荃親往彈壓。曾國荃此時已疲憊至極，一動都不想動，他瞪著眼問趙烈文：「你想要我去哪裡？」趙烈文答道：「聽聞缺口（指湘軍的包圍缺口及縫隙）很大，恐怕需要你親自去堵御。」曾國荃搖搖頭，不再理會趙烈文，趙烈文只得走出帳外。