當晚，張傑下令修補缺口。
第二十一團和守備部隊連夜行動。
拆了十幾間民房的磚石木料，又搬來事先儲備的沙袋和鐵軌。缺口處先填沙袋，再壘磚石，最後用木料橫撐加固。西門、北門兩處缺口同時修補，到九月十六日凌晨四點，缺口基本堵死，雖不如原城牆堅固，但至少能擋住步兵衝鋒。
還在城裡挖了大量防炮洞。
張傑到東門缺口檢查，用手推了推新壘的磚牆，對謝軍說：“能擋子彈就行。日軍明天再轟，我們接著補。他們轟一次，我們補一次，看誰先耗不住。”
九月十六日拂曉，日軍陣地上再次響起炮聲。
神尾光臣命令炮兵集中轟擊西門。炮彈落在昨夜剛修補的缺口處，磚石飛濺，木料折斷。但這次炮擊只持續了二十分鐘——日軍炮彈不多了。
炮聲一停，觀察哨報告：“日軍步兵上來了，約兩個大隊。”
張傑下令：“進陣地。”
第二十一團和守備部隊進入城牆和暗堡。西門新補的缺口被炮火削去一層，但主體還在。日軍衝到缺口前，只能重新用炸藥炸。工兵抱著炸藥包往上衝，被機槍打倒一批又一批。
日軍在缺口前丟下數十具屍體，暫時退了下去。
張傑在指揮所裡放下電話，對謝軍說：“讓各營清點彈藥，省著用，別最後收網的時候咱們只能看戲。”
中午，日軍後方的六門105榴彈炮運抵城西。
這些炮原屬攻城重炮聯隊，本用於青島方向，被神尾光臣強行截留下來，因為路不好走，一直在後面。
隨炮到達的還有新的一批輜重——炮彈、子彈、糧食，以及補充兵約兩千人。
神尾光臣看著六門重炮被推進陣地，對佐藤說：“有了這些炮，今天必須破城。”
佐藤說：“師團長，炮彈有限，每門只有三十發。”
神尾光臣說：“三十發夠用了。集中轟西門，把城牆徹底炸塌。”
下午一時，六門105榴彈炮同時開火。
這種重炮的威力遠超之前的山炮野炮。第一輪齊射，西門城樓整個被掀飛，城牆主體被撕開一道十幾米寬的豁口。第二輪、第三輪接著打，豁口不斷擴大，兩側城牆像被巨獸啃過一樣，大片大片地坍塌。磚石木料飛上半空，煙塵遮天蔽日。
城內指揮所裡，張傑感覺腳下的地面都在震動。謝軍打來電話：“師座，西門城牆基本沒了，豁口太大，堵不住了。”
張傑問：“人員傷亡呢？”
謝軍說：“炮擊時我們全在防炮洞裡，傷亡不大。但城牆沒了，日軍可以直接衝進來。而且城西不少陣地和堡壘也損毀了。”
張傑說：“沒了就沒了。把部隊撤到豁口更內側的街巷工事裡。西門那條主街兩邊，所有院子都打通，機槍架在房頂上。日軍進來，從三面打。”
炮擊持續了四十分鐘。六門重炮打光了大部分炮彈，西城牆幾乎完全垮塌，城內距城牆兩百米的建築也全部損毀。
城牆處，碎石堆積成坡，可以直接走上去。
炮聲一停，神尾光臣下令全線衝鋒。這次他投入了兩個聯隊，約六千人，從西城牆豁口猛攻。其他三面城牆也有日軍進攻。
日軍士兵踩著碎石往豁口衝。沒有人開槍，城牆上已經沒有守軍了。他們嚎叫著翻過碎石堆，湧進城內。
。了響槍機的裡巷街，步百足不裡城進衝
。隊部續後軍日吊炮擊迫，落院深縱在道三第；側下臨高居槍機輕，頂屋側兩在道二第；鎖封面正槍機重六，壘街的面正口豁在道一第。網力火道三了置佈西城在隊部備守和團一十二第
