在防化部队的中和剂作用下，未对我军造成任何伤亡。
梅津美治郎妄图再次使用毒气弹的最后希望，彻底破灭。
梅津美治郎困守长春，内无粮草，外无援兵，部队士气跌到谷底。四平、吉林失守，驰援部队被歼的消息接连传来，长春城内的日军更是人心惶惶，不少日军士兵偷偷翻墙投降，伪满军更是大批倒戈，甚至有日军基层军官率部向我军投降，供出长春的防御工事与核心阵地部署位置。
李峰按计划围而不打，每日用广播劝降，同时派小股部队夜袭日军阵地，消耗日军的粮弹与体力。
长春城内的粮秣日渐匮乏，日军开始抢夺百姓的粮食，城内民怨沸腾，不少百姓偷偷为我军传递情报，日军在城中惶惶不可终日，战斗力大幅下滑。
七月底，中路军陈耿部攻克四平后，经过一个月的休整与补充，马不停蹄北上，与李峰的东路军、周卫国的独立装甲师合兵一处，对长春发起总攻。
此时的长春，已被围困月余，日军弹尽粮绝，早已是强弩之末。
总攻的号角吹响，炮纵一纵的两百余门重炮同时怒吼，炮弹如雨点般砸向长春的日军防御工事，关东军指挥部的屋顶被炮火掀翻，墙体轰然倒塌，梅津美治郎被迫躲入地下指挥部，急得暴跳如雷，却无计可施。
“装甲部队，正面突破！”周卫国一声令下，百余辆坦克开足马力，分别从长春东、西、南三门同时发起冲锋，车载火炮轰碎日军的城门防御，履带碾过城门后的沙袋工事，为步兵部队开辟出三条进攻通道。
李峰率东路军从东门攻入，陈耿率中路军从西门攻入，两支劲旅呈钳形攻势，向长春核心区域推进，周卫国则率装甲部队在城内穿插，分割日军阵地，摧毁日军的火力点与指挥节点。
长春的巷战，是东北反攻以来最惨烈的一战，日军的死硬分子集结在关东军指挥部周边，做最后的顽抗，甚至发动自杀式冲锋，与我军战士同归于尽。
但此时的日军，早已是强弩之末，在装甲部队的钢铁攻势与步兵部队的紧密配合下，节节败退，阵地不断被压缩。
防化部队全程跟进，严防日军残余的毒气弹，医疗队在火线抢救伤员，百姓自发组织的担架队穿梭在街巷之间，为战士们提供支援。
战斗从七月底持续到八月初，双方在长春的核心区域反复拉锯，每一寸土地都浸染着鲜血。
梅津美治郎见大势已去，妄图率亲信从北门突围，却被周卫国早已布置好的装甲部队团团围住。
数辆坦克将日军的突围车队逼入死角，车载重机枪扫射，日军亲信纷纷倒地，梅津美治郎在突围中被我军战士击伤俘虏，这位双手沾满东北人民鲜血的战犯，最终落得阶下囚的下场。
八月三日，长春城内的最后一股日军残余势力被肃清，长春全城宣告解放。
此役，东路军、中路军与独立装甲师合力歼灭日军七万余人，俘虏三万余人，缴获火炮三百余门、坦克三十余辆、步枪十万余支，以及大量的军火、粮秣与物资，关东军的核心指挥体系，彻底崩塌。