从10月2日至4日，交战双方几乎每天都组织数千人规模的进攻，战斗相当激烈，在日本政府军的猛烈进攻下，萨摩军因兵力军火不足，渐渐处于下风。10月5日那天，政府军第五次猛攻北门，将北门攻破。在东门，政府军于10月5日晚以死囚组成的敢死队数百人为前驱，踩爆萨摩军埋设的地雷，一度冲进了东门。守军奋力抵抗，内城的居民也利用暗夜打冷枪、发射火箭、以刀剑砍杀敌兵，积极配合萨摩军打击敌人，但到天明时，东门终于失陷，守军全部阵亡。政府军开始从东门和北门一拥而入，同萨摩军展开巷战。
10月7日，攻进熊本城内的政府军已增至17000余人。当日，野津道贯召开军事会议，决定分兵两路攻击内城，一路由野津镇雄所部沿主道前进，曾我佑准所部为后援，从界河东岸向北进攻萨摩军炮台及熊本城东北，切断河东萨摩军与城内参谋本营的联系。另一路由山田显义率领，山治元治所部为后援，进攻熊本城南门。
10月8日夜，界河东岸的政府军向北进攻，9日黎明炮击萨摩军贵岛清等部阵地。10日上午7时左右，政府军炮击熊本城东南壕墙外的火药库，引起了剧烈的爆炸。政府军乘机强攻萨摩军各阵地，并向萨摩军炮台进攻。至13日中午12时，萨摩军被迫撤出各阵地，纷纷向南郊溃退，政府军乘胜进抵东南城下。界河西岸的政府军于13日凌晨出城南面土墙，经光明寺向熊本城南门进逼，炮兵则在城南面壕墙上炮击熊本城区。南门内外萨摩军奋起抵抗，西门附近的萨摩军炮兵开炮轰击光明寺附近的政府军。此前，城门外居民已挖开河堤，使政府军被阻于光明寺附近一带，经过商议，政府军指挥官决定架桥强攻。
正在双方鏖战之时，趁乱混进城内的政府军渗透部队人员将熊本南门一段城墙曾经倒塌过的详情密告政府军。14日晨，政府军敢死队借助强大炮火的掩护，拼命冲到墙根，埋设炸药，炸开了那段城墙，政府军于是蜂拥而入，攻占了南门。守军先在城墙上奋力抵抗，继则同政府军展开巷战，打死打伤政府军3000余人，但终因经不住政府军的炮火轰击，被迫后撤。
政府军从南门入城后，便北上配合城东北的政府军夹攻城内的萨摩军主炮台。炮台守军虽腹背受敌，仍英勇作战，在毙伤政府军千余人名后撤离并引爆了预先埋设的炸药，彻底炸毁了炮台，攻上炮台的政府军士兵全部被炸身亡。