8月15日，雷菲克帕夏下令两个团的步兵，在炮火掩护下，对城墙一处较大的缺口发起试探性进攻。
塞尔维亚守军进行了顽强的抵抗，步枪子弹如同雨点般从残破的城垣上射下。然而，当塞尔维亚士兵的身影在缺口处聚集，试图用火力阻止奥斯曼步兵靠近时，前沿阵地上那些沉默已久的纳迪尔沙机枪开火了。
“突突突突———！”
低沉而连贯的速射声瞬间压过了零星的步枪声。精准地扫过城墙缺口。正在奋力阻击的塞尔维亚士兵成排地倒下，身体被威力巨大的子弹撕裂，场面惨不忍睹。仅仅几分钟，试图封堵缺口的塞尔维亚部队就伤亡殆尽。
第一次试探性进攻虽然因为后续兵力不足而未能突破，但那场屠杀给守军留下了巨大的心理阴影。他们从未见过如此恐怖、高效的杀人武器。
经过充分的准备和心理威慑，18日，雷菲克帕夏下达了总攻命令。奥斯曼工兵在夜间成功爆破了一段本就摇摇欲坠的主城墙，打开了数个宽阔的突破口。
天刚蒙蒙亮，奥斯曼主力部队在所有火炮和机枪的掩护下，如同潮水般涌向贝尔格勒。塞尔维亚人虽然拼死抵抗，甚至发动了多次悍不畏死的反衝锋，但在绝对优势的火力和兵力面前，他们的努力显得徒劳而悲壮。
战斗迅速从城墙爭夺转入残酷的巷战。每一条街道、每一座房屋都成为了战场。塞尔维亚守军和部分武装市民依託熟悉的地形进行著最后的抵抗，但奥斯曼军队凭藉强大的火力和源源不断的兵力，稳步地向城市中心推进。
21日，象徵著贝尔格勒精神的卡莱梅格丹城堡，在经过一天一夜的激烈白刃战后，终於被奥斯曼近卫军攻占。宣告了贝尔格勒防御体系的核心已然崩溃。
城堡的陷落，成为了压垮塞尔维亚抵抗意志的最后一根稻草。城內的秩序开始崩溃，一些士兵和市民开始试图从多瑙河方向逃跑，但大多被严密封锁河面的奥斯曼炮艇拦截或击沉。
22日，米兰国王在卫队的保护下，已於数日前秘密逃离贝尔格勒，向奥地利流亡。
守卫王宫的塞尔维亚近卫部队战斗至最后一刻，全部阵亡。
25日，隨著城內最后一个有组织的抵抗据点被清除，贝尔格勒彻底落入奥斯曼军队之手。约万贝尔马科维奇將军在城破时干自己的指挥部內饮弹自尽。
雷菲克帕夏率领著军容严整的奥斯曼近卫军，正式入城。街道两旁是死寂的建筑和塞尔维亚人麻木、恐惧或仇恨的目光。奥斯曼的旗帜在卡莱梅格丹城堡和所有公共建筑上空升起。
歷时半个月的贝尔格勒战役，以奥斯曼帝国的全面胜利告终。塞尔维亚军队主力被歼灭，伤亡被俘超过四万人，平民死伤无数。奥斯曼方面也付出了约一万五千人伤亡的代价，但成功摧毁了小同盟中最后一个、也是最顽强的对手。