对峙第三日深夜，库伦城西北角突然响起密集的枪声与爆炸声，索诺木旺楚克王公的卫队借着夜色掩护，对俄军的城门守军发起突袭。卫队士兵们熟悉城内街巷，时而穿插迂回，时而集中火力猛攻，将看守西城门的俄军逼得节节败退。
“杀！为了外蒙的自由！”王公挥舞马刀，刀刃映着战火的红光，亲手斩杀一名俄军小队长。被困多日的卫队士气如虹，凭借事先藏匿的步枪与手榴弹，硬生生在俄军防线中撕开一道缺口。就在此时，城外联军阵地突然亮起三发红色信号弹，划破夜空——这是林越与城内暗线约定的总攻信号。
“命令各纵队，按预定方案进攻！”林越站在高坡指挥所内，声音沉稳而坚定。中路纵队的二十门重炮瞬间转向，炮弹精准落在第二道防线的碉堡群上，爆炸声震耳欲聋，火光将夜空染成白昼；右路纵队的火炮则集中轰击西城门方向的俄军增援通道，阻止城内俄军向城门靠拢；左路骑兵则在城北展开佯攻，牵制俄军预备队，使其无法全力回援核心防线。
陈默带着潜伏队员趁乱行动，在俄军的弹药库外安置炸药。随着一声巨响，弹药库被炸毁，火光冲天，俄军第二道防线的炮火瞬间减弱大半。“联军进城了！跟着我们杀俄寇！”潜伏队员们在街巷中高喊，更多被压抑已久的牧民手持棍棒、刀具加入进来，城内俄军的防线彻底陷入混乱。
填壕破堡，步炮协同撼核心。
西城门被索诺木旺楚克王公的卫队攻占的消息传来，林越立刻下令：“装甲车开路，步兵跟进，突破第二道防线！”五辆装甲车轰鸣着冲向俄军碉堡群，车身机枪疯狂扫射，压制碉堡射口内的火力。工兵部队推着装满炸药的木箱，快速冲到碉堡群之间的火力死角，将炸药贴在碉堡墙体上。
“点火！撤退！”随着工兵班长的喊声，炸药被引爆，一座座碉堡轰然倒塌，俄军的交叉火力网出现多处缺口。步兵们端着步枪，分成若干战斗小组，顺着缺口冲入防线，与俄军展开逐堡争夺。一名年轻的蒙古族士兵身绑手榴弹，冒着枪林弹雨冲向一座负隅顽抗的碉堡，拉燃引线后纵身跃入射口，与碉堡内的俄军同归于尽，用生命为战友开辟了前进道路。
吴俊升率领左路骑兵放弃佯攻，转而从城北绕至俄军防线侧后，发起突袭。草原骑手们马术精湛，马刀挥舞如闪电，俄军士兵在骑兵的冲击下溃不成军，纷纷丢弃阵地逃窜。“想跑？没那么容易！”吴俊升勒马挥刀，斩杀一名逃窜的俄军军官，骑兵们如猛虎下山，对溃散的俄军展开追击。
街巷鏖战，肃清残敌护家园。
联军主力攻入城内后，战斗转入街巷争夺。俄军残部依托民房、商铺负隅顽抗，库伦城内枪声、爆炸声、喊杀声此起彼伏。索诺木旺楚克王公的卫队与联军并肩作战，熟悉地形的牧民们主动担任向导，带领联军士兵穿插迂回，逐个肃清顽抗的俄军。
在一条狭窄的街巷内，几名俄军士兵躲在一处民房内，用机枪疯狂扫射，阻挡联军前进。一名汉族士兵匍匐前进，靠近民房窗户后，将手榴弹扔了进去，爆炸声过后，屋内的枪声戛然而止。当联军士兵冲进屋内时，发现墙角蜷缩着一名俄国妇女和两个孩子，眼神中充满恐惧。林越恰好路过，下令：“不得伤害平民，派人将她们送到安全区域安置。”
库罗帕特金带着残余兵力退守总督府，试图做最后抵抗。总督府墙体高大，防御坚固，俄军凭借有利地形，用重机枪封锁了所有入口。赵承煜见状，下令调来两门步兵炮，对准总督府的大门轰击。炮弹炸开大门后，联军士兵一拥而入，与俄军展开近距离厮杀。库罗帕特金手持佩刀，亲自上阵督战，却无法挽回败局，身边的士兵越来越少。
旗插城头，外蒙重归华夏疆。
激战至黎明，总督府内的枪声终于停止。库罗帕特金被联军士兵生擒，当他被押到林越面前时，仍不服气地说道：“你们只是侥幸获胜，沙皇陛下的大军很快就会来报复！”林越冷笑一声：“外蒙是中国的领土，任何侵略者都注定失败！你所谓的大军，救不了你们的侵略野心。”
清晨的阳光洒在库伦城头，联军士兵将一面鲜艳的五色旗插上总督府的楼顶。索诺木旺楚克王公望着飘扬的旗帜，热泪盈眶，对着身边的蒙汉士兵们高声喊道：“我们胜利了！外蒙终于回到祖国的怀抱了！”城内的牧民们纷纷走出家门，手持哈达、马奶酒，涌向街头，庆祝胜利，蒙汉军民载歌载舞，欢呼声回荡在库伦城的每个角落。
林越站在城头，望着眼前的景象，心中感慨万千。从科布多出征到库伦大捷，历经数月苦战，付出了无数将士的鲜血与生命，终于收复外蒙失地。他拿出电报机，向奉天的张作霖发去捷报：“库伦攻克，外蒙光复，蒙汉一家，共守疆土！”
此时，远方的草原上，牧民们赶着牛羊，唱起了欢快的歌谣，和平的曙光终于照耀在这片饱受战乱的土地上。但林越清楚，收复库伦只是开始，巩固边防、安抚民心、重建家园，还