公元501年九月底，萧衍大军紧逼建康。十月十四（甲戌），齐炀帝萧宝卷派征虏将军王珍国和军主胡虎牙率领精兵十万多人在朱雀航（即秦淮河浮桥）南布阵，宦官王宝孙手持白虎幡督战。他打开朱雀航的浮桥，断绝了朝廷军队的退路，逼他们背水一战。萧衍军队稍稍退却了一点。萧衍的征虏将军王茂当即下马，手提单刀，勇往直前。他外甥韦欣庆手拿一柄铁长槊紧跟在他身旁。西军看到主将如此奋不顾身，个个也都奋勇直前，冲击东军。朝廷的所谓精兵结果一败涂地。萧衍前军主将曹景宗纵兵乘胜直前，吕僧珍纵火烧了军营，西军将士个个殊死奋战，鼓声和喊杀声震天动地。王珍国等人的部队抵挡不住，王宝孙大骂各个将帅，直阁将军席豪一气之下，飞马突入西军阵容，战死在那里。席豪是东军一员骁将，他一死，东军士卒土崩瓦解，跳进秦淮河里淹死的不计其数，堆积起来的尸体竟和浮桥等高，后头逃来的士兵居然踩着尸身过河。于是齐炀帝的各路大军全都望风崩溃。萧衍大军因此长驱直入，来到宣阳门前。将领们将他们的营盘向前移动。
陈伯之驻扎在西明门，每次城里有人出来投降，陈伯之总招呼他们过来，和他们轻声耳语。萧衍担心他反复无常，便偷偷跟他说：“听说城里的人们很恨你在江州投降，想派刺客来杀你。所以一定要小心才好。”陈伯之不信。恰好东军将领郑伯伦来降，萧衍就让郑伯伦装作偶然看到陈伯之的样子，然后跟他说：“城里人恨你恨得要死，还打算写信诱降你，让你得到封赏。一旦你再次投降朝廷，他们将会活生生地砍断你的手脚。你如果不投降，他们将再次派刺客来杀你。你一定得好好防备。”陈伯之怕了，从此再也没有投降朝廷的打算了。
十月十八（戊寅），东军的宁朔将军徐元瑜在东府城投降。青冀二州刺史桓和入援京师，驻扎在东宫。次日，他骗齐炀帝说要出去和西军作战，趁机也率众投降了。光禄大夫张瑰丢弃石头城回宫。李居士也在新亭投降了萧衍，琅邪城主张木也投降了。十月二十二（壬午），萧衍坐镇石头城，命令各路大军攻打六道城门。齐炀帝派人烧了城门内的营署和官府，强迫民众全部搬进宫城，闭门自守。萧衍命令各军修筑长围守在宫城外围。
萧衍的另一位主将杨公则驻扎在领军府的垒北楼，和南掖门相对。他曾登楼观战，宫城里的士兵看见主将的麾盖，便让神箭手朝他射击，结果箭矢贯穿他坐的胡床，左右随从无不大惊失色。杨公则说：“几乎射中了我的脚！”和平时一样谈笑风生。齐炀帝挑选一些勇士猛攻杨公则的栅营，西军发生惊扰。杨公则冷静地照样躺在床上，慢慢地指挥反击，结果这些勇士们众寡不敌，只好退走。杨公则带领的都是湘州人，据说一贯胆怯懦弱，被东军瞧不起。因此每次他们出来偷袭，总是先袭击杨公则的营垒。杨公则奖励将士，结果斩获和俘虏的比其他部队还多。
先前，齐炀帝派军主左僧庆进驻京口，常僧景进驻广陵，李叔献进驻瓜步。当申胄从姑孰逃回来时，齐炀帝又派他进驻破墩，作为东北方面的声援。到这时，萧衍派使者到这些军营去告谕劝降，他们都率众前来归附。萧衍派弟弟辅国将军萧秀镇守京口，辅国将军萧恢镇守破墩，堂弟宁朔将军萧景镇守广陵。
萧衍和齐炀帝的战事暂且放下，回到北魏。十一月初六（丙申），北魏任命骠骑大将军穆亮为司空；次日，又任命北海王元详为太傅，兼领司徒。当初，元详想取代彭城王元勰成为司徒，所以大讲他的坏话让魏世宗罢免了他。后来又怕人言可畏，便只要求担任大将军而已，直到这时才总算如愿以偿。元详尊贵显赫，将作大匠王遇为了讨好他，总是满足他的欲望，私下里经常把官府的东西给他。司空长史于忠当着元详的面谴责王遇说：“殿下是国家的周公。他作为首席大臣辅佐王室，所须要的东西，自然可以通过皇旨得到。你何至于如此阿谀附势，损公利私！”王遇听后坐立不安，元详也惭愧地表示歉意。于忠总是因为自己的鲠直被元详怨恨。他曾大骂于忠道：“我担心先看见你死掉，不担心你先看到我死掉！”于忠答道：“人生于世，自有定分。如果注定要死在大王手里，怎么躲避也免不了。如果不是这样，大王也杀不了我！”于忠因讨伐咸阳王元禧的功劳，被封为魏郡公，升迁散骑常侍，兼武卫将军。元详趁于忠上表谦让之际，暗中劝魏世宗元恪将于忠提为列卿，而不担任跟随皇帝身边的常侍。于是魏世宗下诏停了他散骑常侍的任命，优进他为有名无实的太府卿。
同时，北魏改到伊水北岸修筑祭天的圜丘，并在十一月二十五（乙卯），开始到那上头祭祀。
北魏镇南将军元英上书说：“萧宝卷骄横放纵，一天比一天厉害，还虐害了许多无辜。他的雍州刺史萧衍起兵东伐秣陵，横扫东土，顺流直下。所以襄阳现在只是一座孤城，更没有重兵防卫，这真是皇天将它授给我们百年不遇的机会。不趁此发兵，更待何时！臣请求亲自率领步骑三万，直指沔阴，占据襄阳城池，断绝黑水退路。他们那昏聩暴虐的君臣，自相鱼肉；而我位居长江上游，威震远近；然后长驱南出，进而攻拔江陵，那么三楚大地一朝即可拿下；岷蜀通道也就自然断绝。陛下可以再命令扬徐二州扬言一道举兵，那时建业（即南齐京师建康）将穷途末路，犹如鱼游釜中。到时我们就可以统一文字车轨，实现一统天下的霸业。还希望陛下圣心独自决断，不用听信那些持怀疑的意见。一旦错过这一时机，兼并江南就将遥遥无期。”事情竟被压下，元英没有得到朝廷的答复。
车骑大将军源怀也进言说：“萧衍发动内战，萧宝卷势孤力危，广陵和淮阴等卫戍部队都在观望双方的胜负。这实在是上天赐给我们兼并他们的机会。陛下应当东西并举，造成席卷之势。如果让萧衍得手，那时南朝上下同心，非但今后难以征服，恐怕扬州也会受到威逼。为什么呢？因为寿春离建康才七百里，那里的山川水陆，对方都非常熟悉。对方如果没有宫廷内外的担忧，君臣名分一旦确定，他们派水军乘船大举出动，顷刻之间即可抵达寿春，那时就不容易抵御了。如今萧宝卷的都邑有土崩瓦解的忧虑，边境城池没有得到增援的希望。所以廓清江南一带，正在今日。”魏世宗于是任命任城王元澄为负责淮南军事的都督兼镇南大将军、开府仪同三司、扬州刺史，让他负责南伐的军事方略。但这事也不了了之了。源怀是源贺的儿子。
东豫州刺史田益宗上表说：“萧氏经常发生内乱，君臣交替相争。长江以外的州镇，已经分成两个阵营。东西两军互相抗峙，也已经将近一年。平民百姓忙于运输军粮，而武装士兵忙于作战。他们眼前的事情都顾不过来，一定没闲暇去保卫边境的州镇，管理内部的百姓。他们的藩镇不少，却都孤立无助，只能依靠自己而已。我们如不趁机迅速出兵荡平南人的边境，只怕今后军事上再也没有比现在更好的时机了。况且我们虽然占领了原来的寿春，但该城三面仍然阻塞不通；要想好好镇守，实在必须预先设防。义阳很靠近淮源，有很多重要的渡口。朝廷出兵南征时，一定得经过那里。如果江南内乱平息后，对淮河以外地区用兵，他们就会趁夏天河水上涨时，派水军乘船控制住淮河。我军如果要增援寿春，就必须从义阳的北面过河，所以义阳已经成为我们的咽喉要道，这是非常令人担忧的事。因此夺取义阳，现在真是时候了。占领义阳估计也只需要不到一万二千精兵罢了。然而用兵的要领在于虚张声势。所以请求陛下派荆州和东荆州的部队往西佯攻随雍（今湖北西北部）一带；派扬州的部队进驻建安，防止来自三关的增援；然后派豫州和南豫州的部队直接占据南关，对抗延头；最后再派一位都督总负责各路军队的节度。大军可以在冬末出兵，到春末收兵，这样也不过一百天的工夫，一定能够占领义阳。”
元英又上奏称：“如今萧宝卷骨肉相残，各个藩镇都有独立的倾向。义阳孤单，与世隔绝，而且非常靠近我们的边界。义阳城内没有很多士兵和粮草，城外没有增援的希望，这就像只被烧烤的鸟，怎能抽去釜底的木柴？就像个即将被砍头的贼寇，怎能暂缓斧头？如果失去这机会不去夺取，不但将来很难再征服它，也只怕它会成为更严重的边患。如今豫州刺史司马悦已大军戒严，整装待发；东豫州刺史田益宗也派兵守卫三关，臣请求陛下派一位军司到他那里为他调度。”魏世宗于是派直寝（负责寝宫保卫的禁卫将领）羊灵引前往担任节度军司。田益宗于是入侵南齐。建宁太守黄天赐和田益宗在赤亭决战，结果黄天赐败绩。
北魏的事再次放下，回到南齐。这期间，巴东献武公萧颖胄因为萧璝和蔡道恭相持不决，忧愤过度造成重病，在十一月二十二（壬子，通鉴作壬午，疑有误）病逝。夏侯详把他去世的消息压下，让笔迹和他相似的人签署命令，同时将这事秘密告诉萧衍。萧衍也将这事压下。夏侯详派人到雍州求救，萧伟派萧憺带兵前往。萧璝等人听说建康已经支撑不住，部众于是很快就溃散了，萧璝和鲁休烈也都投降了西军。这时夏侯详才公开为萧颖胄举丧，齐和帝萧宝融追赠他为侍中和丞相。于是文武官员的期望尽归于萧衍。夏侯详请求和萧憺共同参与军国大事，齐和帝便下诏任命夏侯详为侍中兼尚书右仆射，很快又封他为使持节、抚军将军兼荆州刺史。夏侯详坚决要让位给萧憺，萧憺不肯。于是夏侯详任命他代行荆州州府事务。
崔慧景当时紧逼建康时，齐炀帝就曾拜蒋子文（即阎罗王）为假黄钺、使持节、相国、太宰、大将军、录尚书事、扬州牧、钟山王。当萧衍大军来到时，他又尊蒋子文为灵帝，把他的神像迎入后堂，让巫婆祈祷求福。当宫城关闭后，他将宫城里的军事全盘交给王珍国。兖州刺史张稷入卫京师，他又让张稷作为王珍国的副手。张稷是张瑰的弟弟。
当时城里还有武装士兵七万人。齐炀帝一贯喜欢军事阵容，经常和黄门和身边近侍以及宫人在华光殿前面演习战斗。他还经常假装受伤，让人用木板把他抬走，用这办法来赌咒制胜。他也经常在殿中身穿戎服、骑马出入，用金银作铠甲，还用孔雀的羽翠来装饰。即使在这紧要关头，他还像平常那样白天睡觉，夜里起来。听到宫外的鼓声和呐喊，他总要披上大红袍，登上景阳楼屋顶瞭望，还差点被箭射中。
最初，齐炀帝和左右侍从商量，觉得当时陈显达一战就败，而崔慧景围城不久也败退了，便以为萧衍的兵马也会这样，于是敕令太官只准备了一百天用的粮食和木柴就够了。当朱雀桥桁溃败的消息传来，大家才感到惊惧恐慌。茹法珍等人害怕士大夫和平民都逃散，便关闭城门，不再出兵。后来萧衍修筑了长围，堑壕和栅栏都十分坚固，这时他们才出城作战，却总是失败退回。
齐炀帝还特别爱惜金钱，不肯赏赐将士。茹法珍叩头再三请求，齐炀帝居然说：“贼兵难道光冲着我来的？干嘛光找我一个人要钱财！”后堂储藏了几百具木料，本来是为城防准备的；齐炀帝想要留下今后盖宫殿，竟然不肯给。他又监督御府制作了三百人的精制军服，准备在解围后他出宫游玩时作为他驱赶路人和住房居民的禁卫兵制服。他还让人用金银雕镂各种各样的东西，比平常还催得更紧。大家无不怨恨怠工，不肯卖力。外面包围久了，宫城里人们都想尽早逃亡，但没人敢先逃跑。
茹法珍和梅虫儿劝齐炀帝道：“大臣们不肯卖力，让敌兵的包围长久不解。应当把他们全杀了。”王珍国和张稷都害怕大祸临头，于是王珍国暗中派他的亲信献一面明镜给萧衍，表示他心如明镜。萧衍则截断一锭金块回报他，意思是两人同心，其利断金。兖州中兵参军冯翊人张齐是张稷的心腹，王珍国趁机和张齐私下与张稷密谋一道弑杀了齐炀帝。张齐夜里带了王珍国去见张稷，两个人促膝定计，张齐在一边拿着蜡烛给他们照明。他们又将其计划告诉后阁舍人钱强。十二月初七（丙寅）夜里，钱强秘密令人打开云龙门，王珍国和张稷于是带兵入殿，御刀丰勇之是他们的内应。齐炀帝还在含德殿听着笙歌，尚未睡熟。他听到有士兵进来，急忙跳出北面窗户，想跑回后宫，但宫门已闭。宦官黄泰平举刀砍伤了他的膝盖，齐炀帝仆倒在地，张齐上前把他杀了。张稷召尚书右仆射王亮等人在殿前西钟下面依次坐好，然后让朝廷百官在一张纸上署名，并用黄油裹上齐炀帝的首级，派国子博士范云等人将它送到石头城去。右卫将军王志叹道：“帽冠虽然破损，怎能再用脚践踏它！”便采摘了庭中树叶揉烂了后吞下，结果造成胸闷，无法署名。萧衍看到纸上没有王志的名字，心里十分嘉许他。王亮是王莹的堂弟；王志是王僧虔的儿子。
萧衍和范云有过交情，便留他参与决策。王亮在齐炀帝当政时，经常为了讨好他而违心办事。萧衍来到新林时，大臣们都抄小路去向他表示诚意，只有王亮没去。齐炀帝死了后，王亮出来拜见萧衍。萧衍说：“那人颠颠倒倒的你也不去扶他一把，还需要你这宰相干嘛！”王亮说：“如果他扶得起来，明公岂有今天的大举！”从城里跑出来的人，有些被抢劫了。杨公则亲自率领麾下士兵在东掖门列阵，护送公卿和士大夫安全出来，所以多数人都是从杨公则军营里出来的。萧衍让张弘策先进去清理宫廷，将府库以及图书文籍全都封存起来。当时城内的珍宝堆积如山，张弘策严禁部曲乱来，所以士兵秋毫无犯。西军接着收捕了潘妃与嬖臣茹法珍、梅虫儿、王咺之等四十一人，将他们全都看管起来。
当初，海陵王萧昭文被废时，王太后出宫到鄱阳王原来的府第居住，那里因此称作宣德宫。十二月初十（己巳），萧衍用宣德太后的诏令追废齐炀帝也就是涪陵王（齐和帝在江陵封他的爵位）萧宝卷为东昏侯（因此史书通常称他为东昏侯），废褚后和太子萧诵一同为庶人。新朝廷接着任命萧衍为中书监、大司马、录尚书事、骠骑大将军、扬州刺史，封建安郡公，依照晋武陵王司马遵承制的往事，让百官向他致敬。朝廷还任命王亮为长史。三天后，朝廷改封建安王萧宝寅为鄱阳王，第二天，又任命司徒兼扬州刺史晋安王萧宝义为太尉，领司徒。
十二月二十（己卯），萧衍进驻阅武堂，下令大赦。他又下令说：“所有无理的制度和荒谬的税赋，以及残酷的刑法和滥征的徭役，都必须认真检查它们的由来，全部予以革除。经过战乱散失和损耗的东西，必须精确地建立科目条款。一切都遵照原来的惯例。”他还下令：“必须全部复查尚书各部门的文案，对东昏侯当政时的各项诉讼有失公允的判决，以及主办人没有及时办理的案子，都必须认真加以侦讯辨认，依据事实议处并上奏。”他又下令说：“必须收葬义军的阵亡将士，也应当掩埋为逆徒（指齐炀帝）作战死亡的人。”
潘妃有倾国的美色，萧衍打算免她一死。他征求侍中兼领军将军王茂的意见。王茂说：“就是这东西导致齐国的败亡，留下她恐怕让外间取笑和非议。”于是萧衍派人在狱中绞死了她，同时也杀了嬖臣茹法珍等人。他还将两千宫女奖赏给将士。十二月二十六（乙酉），朝廷任命辅国将军萧宏为中护军。
到这时，建康和大部分地区都落入了萧衍的控制，萧道成建立的南齐已经名存实亡了。要想知道萧衍在占领建康以后的情况，请看下个系列的文章。
