一個營共計二千人左右，雖然在人數上大大低於進攻的日軍，但好在清軍早有準備，讓日軍吃了不小的苦頭。
據橋本海關的《清日戰爭實記》對船橋裡之戰的記載說，“大小炮彈連發如雨，炮聲隆隆震天撼地，硝煙如雲湧起，遮於面前。在如此激烈的炮擊下，原以為敵兵會立即潰散。然而，我軍前進一步，敵軍亦前進一步，彼此步步相互接近。此時，除使炮擊更加猛烈外，亦別無他顧。戰爭愈來愈激烈，乾坤似將為之崩裂。……日軍將領早即聞馬玉昆驃悍之名，今日始知果不虛傳。”
船橋裡之戰從凌晨打到下午2點半，日軍將校以下戰死140名，傷290名，可謂是付出了沉重的代價。指揮官大島見日軍彈藥用盡，全軍飢腸轆轆，只得下令撤離戰場。
同天上午8點，日軍中將野津道貫率日軍第五師團約五千四百人，在大同江上游渡江後，到達城西的普通江，開始發動進攻。防守的清軍依據堅固的堡壘，槍炮對射，硝煙瀰漫，日軍的進攻大都無功而返。而清軍騎兵的反攻也在日軍炮步兵的配合射擊下，損失很大，便退回堡壘固守，而日軍也不敢貿然渡江，當天雙方在此形成膠著狀態。
平壤城北則集結了日軍總兵力的近一半，分元山支隊和朔寧支隊，兵力約七千八百人，是日軍進攻的主戰場。守衛在此的清軍有左寶貴的奉軍三個營約一千五百人，江自康的仁字兩營四哨約一千四百人，人數上遠低於進攻的日軍。
15日拂曉，日軍兩支隊分成東西兩路，向平壤城北玄武門發動鉗形攻勢。在強大炮火的支援下，日軍以絕對優勢的兵力向清軍發動了猛攻。廣大清軍將士雖然奮不顧身，頑強抵抗，但在日軍的十二門山炮轟擊下，城外堡壘一一被破。
日軍隨後又兵分三路，攻擊牡丹臺。在日軍炮火的猛轟下，牡丹臺宣告失守。在玄武門上督戰的左寶貴見牡丹臺失守，知勢不可挽，決心以死報國。為鼓舞士氣，左寶貴換上御賜朝服，親燃大炮，連發三十六顆榴彈。日軍對玄武門發動三次突擊，但都被清兵擊退，隨後雙方在壁壘中展開了白刃戰。激戰中，左寶貴身中兩彈，但仍舊堅持指揮作戰。後來日軍的攻擊更加的猛烈，霰彈對準玄武門連發，左寶貴不幸被霰彈擊中，當胸而亡。
左寶貴乃回中將領，多年戰功升為總兵，平壤之戰朝服捐軀於玄武門上，壯哉！後來，光緒皇帝作《御製祭文》悼念說，“方當轉戰無前，大軍雲集；何意出師未捷，上將星沉。”王蘄新也在《為左忠壯公書衣冠墓門坊》裡說，“本期痛飲黃龍府，不意難回落日戈！”
此時，清軍仍舊固守平壤內城，而平壤西、南兩處也擊退了日軍的進攻。但玄武門的失守和左寶貴的戰死，讓葉志超喪失了繼續抵抗的信心。當晚，葉志超召集各統領商議放棄平壤時，只有馬玉昆提出反對，葉志超便下令清軍撤離平壤。
當天夜晚，大雨突然傾盆而至。在滂沱大雨中，清軍結隊成群，“或自七星門、靜海門蜂擁而出，或由城牆攀越而去；或取甑山大道而走海岸，或由義州大道而向北奔”。整個撤退過程毫無秩序，亂成一團。雖然葉志超先前已經密傳各營，要求輕裝持械，乘夜北退，但命令過於匆忙，又沒有任何的組織性，加上天氣的突然變化，清軍在撤退過程中，遭到了比守衛平壤時遠大得多的損失！
親歷此役的盛軍官員欒述善記述當時的慘狀，說當晚“陰雲密佈，大兩傾盆。兵勇冒雨西行，恍似驚弓之鳥，不問路徑，結隊直衝。而敵兵忽聞人馬奔騰，疑為劫寨，各施槍炮，攔路截殺。各山口把守嚴密，勢如地網天羅，數次橫衝，無隙可入。且前軍遇敵擊，只好回頭向後；而後兵欲逃身命，直顧奔前。進退往來，頗形擁擠。黑夜昏暗，南北不分。如是，彼來兵，不問前面是敵人抑是己軍，放槍持刀，混亂相殺，深可憐憫！前行土卒，既遭敵槍，又中己炮，自相踐踏，冤屈誰知？當此之時，尋父覓子，呼兄喚弟，鬼哭神號，震動田野。人地稍熟者，覓朝鮮土人引路，均已脫網。驚懼無措，非投水自溺，則引刃自戕，甚至覓石碣碰頭，人樹林懸頸。死屍遍地，血水成渠，慘目傷心，不堪言狀！”
日軍料到清軍必將北撤，於是派元山支隊埋伏於義州大道，第五師團主力埋伏於甑山大道，以截擊撤逃的清軍。十五日晚到翌日拂曉，漫無秩序的清兵絡繹不絕衝出平壤內城，向北奔去。茫茫夜色中，刺耳的槍炮聲時時響起，既有日軍的伏擊，也有清軍自己的誤擊，甚至黑夜中不分敵友，自相殘殺。
夜色終於退去，天色漸亮，第二天日軍巡閱戰場，只見二三百步間，清兵的