”，而所谓的“援军”却迟迟不见踪影。
薛岳在前线指挥部内，召开作战会议，商议攻城方案。“汉城日军已是瓮中之鳖，但困兽犹斗，必然会拼死抵抗。”
薛岳说道，“我军采取‘围三缺一’的战术，放开汉城东北部的撤退通道，引诱日军突围，再在途中设伏歼灭；同时，对汉城发起猛烈炮击，瓦解日军的抵抗意志。”
会议结束后，薛岳下令各军执行攻城方案。当日下午，军队的炮群开始对汉城城内的日军目标发起轰击。炮弹呼啸着落入城内，日军的司令部、军火库、碉堡等设施被逐一摧毁，火光冲天，浓烟滚滚。汉城城内的日军士兵们躲在掩体后，瑟瑟发抖，士气低落。
薛岳同时向汉城日军发出劝降通牒，限其24小时内投降，否则将发起总攻。但西尾寿造拒绝投降，他下令日军加固城内的街战工事，将民房改造成碉堡，街道上设置路障，准备与中国军队展开巷战。他对部下说“汉城是大日本帝国在南朝鲜的象征，我们必须死守到底，为本土决战争取时间！”
9月16日清晨，中国军队对汉城发起试探性进攻。第五军的一个营，在坦克的掩护下，向汉城西部的富川门发起冲锋。日军在城门两侧的民房内设置了密集的火力点，机枪、步枪同时开火，子弹如同雨点般射向中国军队。坦克主炮不断开火，摧毁日军的火力点，但日军的抵抗依然顽强。
经过一天的激战，中国军队攻占了富川门，推进至汉城城内的钟路区。但日军的抵抗越来越顽强，巷战异常惨烈，中国军队伤亡逐渐增加。薛岳见状，下令部队暂停进攻，调整战术。
“巷战中，坦克的优势难以发挥，必须依靠步兵的近战能力。”他下令，各军组织敢死队，配备火焰喷射器、火箭筒，逐个清除日军的碉堡与据点。
朝鲜义勇军也加入了攻城战斗。金九率领义勇军将士，利用熟悉地形的优势，穿插在日军阵地之间，破坏日军的通讯线路，袭击日军的小股部队。
汉城城内的民众，得知中国军队攻城的消息后，纷纷暗中支援。有的民众为中国军队带路，有的提供日军的布防情报，有的则拿出食物、药品送给士兵们。