虽说罗科索夫斯基给潘菲洛夫夺取施托尔普的期限是一昼夜，但潘菲洛夫的心里很明白，自己的坦克军刚刚行进了几十公里，如果直接投入战斗的话，势必有相当数量的坦克会在行进中抛锚，因此他把进攻时间调整为白天，而部队在夜间则抓紧时间对坦克进行检修维护，确保能在战斗中发挥最优良的性能。
天亮之后，第19集团军的部队再次向施托尔普发起了进攻。担任攻击任务的是步兵第104师，数千名指战员排成松散的进攻队形，在齐腰深的积水里艰难前进。在队列的中间，不时可以看到几只载着火炮或者重机枪的平底船，在战士们的牵引下，朝着水域的另外一端缓慢地移动。
遭受炮击的德军，发现苏军又开始了大举进攻，便冒着猛烈的炮火进入了射击位置，用迫击炮，朝着正在水域移动的苏军开火。炮弹落在水里，掀起一根根水柱，将苏军的队列炸出一个个缺口。但正在水中行进的苏军，却丝毫没有受到什么影响，前面的倒下了，后面的战士立即加快脚步上前，填补被炸出来的缺口。
潘菲洛夫见城南的战斗打响之后，果断地向自己的部队下达了出击的命令。随着命令的下达，近卫坦克第3旅向城北，近卫坦克第18旅向城西方向，同时发起了进攻。
部队出击后，潘菲洛夫的心里还多少有些担心，深怕在沿途会遭到了德军反坦克手的阻击。谁知德军的注意力都被城南方向进攻的苏军所吸引，根本没有察觉有两支坦克部队，正快速地冲向城北和城西方向。
别看坦克军的出击距离，是步兵的几倍，但坦克在宽阔的平原上，却可以将速度提高到极致。不到十分钟，近卫坦克第3旅的坦克，就率先突破了德军在城外的防御阵地，冲入了城中。
看到一辆又一辆的苏军坦克，撞塌了路口由沙袋和木头组成的防御工事，沿着街道快速地朝前冲时，城里的军民都惊呆了。等他们回过神之后，除了少数的士兵躲在路边的车辆或障碍物后，朝苏军的坦克进行徒劳的射击外，其余的人都发一声喊，四散逃窜了。
正在行进中的苏军坦克，丝毫没有理睬这些在街边射击的德军士兵，而是继续沿着街道，朝市中心冲去。对他们来说，只要将红旗插上市中心的大楼顶部，就意味着城市已经被坦克军的部队占领了。
近卫坦克第3旅的坦克在冲入城市后不久，从城西方向发起进攻的第18旅也成功地冲进了城中，坦克兵们用机枪扫射街道上四处乱跑的德国兵，用坦克炮摧毁那些负隅顽抗的德军火力点。在他们发现前面已经没有什么障碍之后，便加快速度朝着市中心冲去。
两个坦克旅在市政大厅前的广场上汇合，然后集中力量向德军的司令部发起了进攻。德军在司令部外面的街道上，布置有反坦克炮兵阵地，楼顶还有若干个机枪火力点。看到苏军的坦克冲过来，反坦克炮和楼顶的机枪同时开火，试图阻止苏军的坦克接近大楼。
一辆冲在最前面的坦克，不幸被德军的反坦克炮击中，立即冒出了滚滚黑烟。几名坦克手刚从坦克里逃出，就立即被楼顶的机枪乱枪打死。
看到自己的战友倒在了德军的机枪火力下，其余的坦克兵愤怒了，他们调转炮口，面对建筑物外的反坦克炮阵地开火。一轮炮火覆盖之后，德军的反坦克炮阵地变成了几个大坑，坑里是被炸碎的火炮零件，以及炮兵的残肢断腿。
坦克兵们摧毁德军的反坦克炮之后，由于仰角不够，无法攻击楼顶的德军机枪火力，于是他们便将炮口对准了那一个个的窗口，轰击躲在窗后射击的德国兵。
得知司令部遭到苏军的攻击，立即有几支德军部队从不同的方向赶来救援。谁知他们刚出现在苏军的视野里，就遭到了坦克炮和机枪的扫射，顿时伤亡惨重。带队的德军指挥官见势不妙，连忙带着自己的部队逃之夭夭。
德军司令官见自己的司令部遭到了苏军的坦克围攻，知道再抵抗下去，也没有任何意义，便立即命令楼内的守军停止抵挡，并打出了白旗。
得知德军的指挥部被端掉了，潘菲洛夫立即乘车从城西进入了城内。在见到德军司令官之后，他让翻译告诉对方：“继续抵抗已经没有任何意义，立即命令还在作战的部队停止战斗，以减少不必要的伤亡。”
德军司令官听到潘菲洛夫这么说，迟疑了许久，最后起身走到了桌边，拿起了电话，满脸苦涩地向自己所属的部队，下达了停火的命令。
攻击城南阵地的苏军第104师，在越过那片宽阔的水域时，就在德军的炮火下伤亡了不少人。等他们登上了北岸，准备向德军阵地发起冲击时，苏军的远程炮火为了防止出现误伤，便停止了射击。
见苏军的炮火已经停止，无数的德军连忙从藏身之处出来，进入了各自的射击位置，朝着潮水般涌来的苏军进行猛烈射击。德军密集的火力组成了一道不可逾越的火网，让冲锋的苏军战士成片地倒在了他们的阵地前方。
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