鏖戰長達10小時，大島義昌只能停止進攻，退回水灣橋。
但是日軍其他三路的進攻則要順利得多，也許依託防禦的確可以有效的殺傷步槍落後的日軍步兵，但是臨時修建的工事到底是臨時修建的，面對日軍拉上來的火炮發射的高爆榴彈則顯得不堪一擊。
大島義昌在大同江南岸激戰之際，佐藤正率領的第五旅團混成聯隊在北漢山頂上安置了12門火炮。5時正，佐藤正下令向平壤城北開炮。立見尚文率領的第十旅團聽到第五旅團炮擊，乘機從東面逼近平壤城北的清軍工事，結果遭到了城北守將左寶貴率領的清軍不到3000人的堅決抵抗。
立見尚文見堡壘難以攻克，於是命令炮兵在距堡壘800米的丘陵上安置野戰炮，對堡壘進行炮擊。隨著流彈的轟擊，清軍工事接連被毀，至上午8時，在平壤城北只剩下牡丹臺這個堡壘了。
隨後第五旅團和第十旅團合兵一處，全力進攻牡丹臺，經過一場惡戰，上午8時30分日軍衝上了牡丹臺，並將炮兵轉移到牡丹臺，對玄武門及全城進行炮擊。在炮兵的掩護下，日軍開始向玄武門發動攻擊，下午2時，日軍攻佔玄武門。在激戰中，清軍將領左寶貴受槍傷，仍指揮抵禦，最後前胸中彈身亡。