与射击时的情形一样，四门青铜炮发射出的四发十余斤重的铁炮弹依然是所有发射物中速度最快的。当其他火药包依然在空中飞行时，它们已经落在了寿州城的城头之上。虽然由于训练时间较短，神机直首次实战射击的精度比较差，四发炮弹只有两发落在了预定目标——城门楼——附近，但无论是否落在了自己应该落的地方，这四颗大铁球在彻底停下来之前，其所经之处都留下了清晰的印迹——寿州城北门城楼上留下了两个大洞，连城上带城下，共有十几名士兵因被击中而或伤或死，就连在城头上观察周军阵势的刘仁赡都差点被城门楼上掉下了碎砖砸中。
侥幸躲过一劫的刘仁赡一边拍打着落在身上的尘土，一边在心里暗叫侥幸。心想，如果不是自己因为想再观察一会儿敌军的军阵留在城墙边上，而是在刚才因为身体不适而回到城门楼中去休息，这会儿只怕已经被这突如其来的石弹给砸个正着——以刘仁赡的见识，这样的攻击只能是被抛石机抛过来的石弹所为。
不过，还没等刘仁赡再次抬头观察敌人是否已经开始进攻，站在他旁边的节度副使孙羽突然手指天空，大叫一声：“不好，敌军抛石攻城了。”叫完，也不等刘仁赡下令，便已经与其他将领一起，拉起有病在身、行动较慢的刘仁赡往女墙根上躲去——此时敌军抛过来的石头已经可以看到，再往城下跑肯定是来不及了，躲在墙根是最有效的方法。
就在孙羽大喊的同时，一些眼尖的守城兵士也看到了天空中那正在向自己落下的一个个黑点。于是，众兵士纷纷学着自己长官的样子，抱头倦身，躲在了墙根里。
可惜的是，包括刘仁赡、孙羽在内，所有的南唐军官兵都没有想到，正是这个在他们看来最正确的“防石方法”，使他们失去了最后一线逃生的机会——火药包的攻击主要是针对城墙上守军的，如果南唐军的官兵玩儿命往城下或者城里跑，还是有很大希望躲过这一劫的。
片刻之后，数以百计约十斤重的小型火药包首先落在了城墙以及城墙左近的地方——出于发射安全性的考虑，火药包的引线都留出了一定的余地，以保证不会在距离发射阵地较近的地方爆炸，因此绝大多数火药包落地后都没有马上爆炸，而是借着运动的惯性开始四处翻滚。
于是，此时寿州守军的眼前便出现了奇怪的一幕——数以百计或圆或扁，似乎是以麻布包裹，还哧哧冒着火花的奇怪物体在自己身体周围或者不停滚动，或者弹跳几下便不再动弹。
就在南唐军官兵犹豫着是不是应该拣起一个看看的时候，那些正是哧哧冒着的火花却突然不见了，取而代之的是一道耀眼的红光、一声巨大的爆响，以及一团黑白相间的浓烟——能看到这一景像的前提是这些官兵还有幸活着，并且眼睛没被炸瞎。
在接二连三、持续不断的爆炸声中，那些原以为可以躲过周军石弹攻击的南唐军官兵立时就被一团团的火光和烟雾笼罩了起来。那些离着火药包比较近的兵士不是被炸伤脸面、就是被炸伤眼睛，最少也是被巨大的声响震得两耳鸣叫，听不到声音。那些离得比较远的兵士虽然不曾受伤，却也被这突如其来的变故吓傻了，一时间不知该如何是好。而几乎将整个北城城墙都笼罩在里面的浓烟，更是呛得所有南唐官兵咳嗽不止。
刘仁赡和孙羽这对正副节度使也未能幸免，二人虽然都没有受什么伤，但同样被刺鼻的硝烟呛得大咳不止，身体较弱的刘仁赡更是咳得鼻涕眼泪一起流了出来。节度副使孙羽虽然搞不明白周军到底使用了什么怪招，令城头上充满这种刺鼻的烟雾，但有一点他是很确定的——城头绝非久待之地，应尽快离开。
因此，他连忙强忍住咳嗽，伸手去搀自己身边的刘仁赡，打算将其带离城头，到城下安全之处指挥战斗。可是，当他站起身、弯下腰，扶住刘仁赡的胳膊，准备将其从地上搀起时，突然有了一种不好的预感，一种危险正在逼近的预感。而就在他犹豫着是继续扶起刘仁赡跑下城，还是重新躲回女墙的墙角时，一阵怪异的啸叫声已经出现在了他的头顶。那是一种沉重的物体在空中快速飞行的声音，而且从声音的大小，孙羽可以判断出它离自己的距离已经很近了。
周军以烟雾为掩护，对寿州守军进行石弹攻击——这是孙羽在死前的最后一个念头。一只重达百斤的巨型火药包不偏不倚的落在弯腰低头，正准备搀扶自己的上司起身的孙羽身上。虽然火药包不像石头那样坚硬，但其重量却丝毫不比石头轻。在巨大的冲力面前，孙羽的血肉之躯立时被砸得骨断筋折，当场便断了气。然而，孙羽被砸死并不是这场惨剧的结束，而仅仅是个开始。
击中孙羽的火药包去势被减弱了不少，在地上滚动了几下后便停了下来。就在刘仁赡以及其他南唐将领还没有从亲眼看着孙羽被砸死的震惊中回复过来，离他们不过几步远的那个巨型火药包的引线便已经烧到了根部，随之而来的是一声称得上惊天动地的巨响。
不过，与前面的那些小火药包只是发生爆炸、产生浓烟不同，随着这声巨响，数十个尖锐的铁蒺藜、数百片锋利的铁片向四周飞射而出，收割着数十步范围内的一切生命。由于刘仁赡及他的一干手下全都在这致使距离之内，因此随着这个巨型火药包的爆炸，寿州城中的指挥领导机关可以说已经被一锅端了——这些人现在都满身窟窿的躺在已经被炸得摇摇欲坠的城楼附近。
然而，更令守城官兵恐惧的是，这一切仅仅只是自己悲惨命运的开始，类似的巨响和夺命的铁片开始接二连三的出现在了城墙之上，以及城墙周围，原来的咳嗽之声很快便被受伤士兵的惨叫之声给取代了。
在经过最初的愣怔与迷茫之后，所有的幸存士兵都做出了一个相同的决定——逃，逃离这段有如地狱一般的城墙，逃到城里最坚固的房子里去躲起来。于是，数千兵士不顾那些尚能支持的军官厉声喝阻，犹如潮水般涌向了城下。并不宽阔的马道之，瞬间便被堵住，急于逃命的兵士你推我搡，乱做一团。军官们也被裹挟其中，动弹不得，根本没有能力再维持士兵的秩序。
就在众兵士在马道上拥挤不动的时候，第二波小型火药包再次飞临城头。而且，非常巧合的，就在这个时候，在第一波攻击中已经摇摇欲坠的城楼终于再也支撑不住，轰然倒塌。这样一来，早就被刚才的重型火药包吓坏了的南唐兵此时更是心胆俱裂，根本没心思去判断这次飞来的到底是吓人、放烟用的小“飞雷”还是可以夺人性命的大“飞雷”——“飞雷”是这些南唐兵临时给这些火药包起的名字。他们现在只有一个念头，那就是以最快的速度离开这有如吃人地狱一般的城墙。而不知道是谁喊的一声“刘节度和孙副节度都死了”，则成为了压倒骆驼的最后一根稻草，令城头上的局势彻底失控，城上的守军完全崩溃。
于是，原本就已经拥挤不堪的马道，这会儿更是完全被堵死了。情急之下，那些处在马道上端、身体强壮的士兵开始把人往马道下面推，许多士兵因此摔下了马道。那些处于马道下端的士兵则不顾危险，直接从马道上跳到了地面。而被夹在蹭的士兵，甚至开始挥舞着手中的刀枪乱砍乱戮，以图为自己杀出一条生路来。这样的举动带来的结果自然是一场混战，一时间，士兵的叫骂声和惨叫声不绝于耳。
最终，还是一发越过城墙，飞落在马道上的重型火药包给这些逃命的兵士解了围。剧烈的爆炸当场炸死了数十人、炸伤上百人，许多兵士都被冲击**到了马道下面，原本拥挤的马道瞬间一空，南唐兵趁着这个机会蜂拥而下，向城内逃去。
在城外指挥战斗的徐绍安以及其他后周将领，乃至世宗柴荣，都没有想到第一波火药包攻击竟会取得如此的战果——城墙上硝烟弥漫，他们根本看不出来这会儿城墙上已经基本没活人了——因此，在徐绍安的指示下，所有的攻城器械部队依然在按部就班的向城头发射着火药包。
对城头的轰击行动约莫持续了小半个时辰后，感觉效果应该差不多的徐绍安这才再次摆动手中的红旗，命令弓弩手和轒辒车上前，执行攻城第二步骤。
随着徐绍安手中的红旗摆动，一辆辆轒辒车、一队队弓弩手，以及床弩、青铜炮、搭载着燧发枪手的楼车都开始动作起来，向城墙方向缓慢移动。
由于担心城头上的南唐军攻击——第一次使用火药武器，到底能达到什么效果，谁心里也没底——所以走在前面的轒辒车和负责掩护的弓弩手都非常的小心翼翼。特别是暴露在外面的弓弩手，一个个神情都非常紧张，手中已经上了弦的弩箭一直指着远处的城墙，随时准备反击。
可是，令这些兵士奇怪的是，直到他们这些人逼近到距离城墙不过百步的地方，城头之上依然没有任何动静。这种反常的现象令走在最前面的轒辒车和弓弩手心中有些犹疑，生怕是对方预先设下了什么埋伏，专等自己钻进圈套里再一网打尽。但是，犹疑归犹疑，在没有得到撤退命令之前，这些士兵是不敢往后退一步的。现在就是心里再没底，也要继续往前走。
在进攻的士兵们心生犹疑的同时，后面的徐绍安、柴荣、赵匡胤等人也都觉得有些奇怪。柴荣和赵匡胤此时都把目光投向了徐绍安，希望这位火器专家能给自己一个解释——这到底是火器太厉害了，还是南唐军有什么阴谋。
此时的徐绍安心里也有点含糊，他这个所谓的火器战专家也是头一次使用这种原始火器打实战。虽然刚才向柴荣和赵匡胤讲解计划时表现的信心十足，但实际上他对这种战法究竟能有取得怎样的效果同样没什么谱。所以，面对柴荣、赵匡胤等人询问的目光，徐绍安第一个反应是举起望远镜向寿州城头观看，以便掌握第一手材料后再向其他人解释。
随着火药包攻势渐渐减弱，寿州城头上的硝烟此时已经慢慢的散开了，映入徐绍安眼帘的是毫无生气的城头、倒塌的城楼以及南唐军兵士的尸体。这样的情形令徐绍安有些不敢相信，他反复观察了半天，才将柴荣赐给他的单筒望远镜——为了不过度引起别人的注意，徐绍安并没有使用自己带到淮南前线来的那副现代望远镜——从眼前挪开，转头向柴荣说道：“陛下，以臣所见，城头上只怕……”
“城头上只怕是已经没有活着的敌军了”正举着望远镜向城头观察的柴荣直接说出了徐绍安后面的半句话。
“想不到这些火药包竟有如此威力，不过小半个时辰的攻击，就可以将敌军全歼于城头之上，徐指挥果然是高人也。”刘光义在一旁夸赞道——徐绍安的火药包发威，作为神机直的副都虞候，徐绍安的上级，他的脸上也相当有光。
几波火药包攻击能取得如此效果，徐绍安心中也很高兴。但是，作为一个对黑火药性能比较了解的现代军人，理智告诉他，虽然前后抛出去的黑火药加在一起有数千斤，但其威力还不足以将敌人城楼上的守军全炸死——虽然城头上有不少尸体，但绝不是这面城墙南唐守军的全部，甚至连半数都到不了。现在在城头上之所以没有一个活人，最大的可能应该是那些南唐兵在遭受了这个时空第一次火药攻击后，对这种从未见过的作战方式与作战武器在心理上产生了极度恐惧，从而被吓跑了。
一念及此，徐绍安连忙向刘光义说道：“刘虞候谬赞了。以末将所见，城头上被炸死的敌军只是少数，绝大多数敌军应该只是被火药包的攻击给吓怕了，逃离了城头。”
“徐指挥过谦了，能够将城头敌军吓跑也是了不起的本事。对付一群心胆俱裂的溃兵，远比对付一群士气高昂的强兵容易得多。”刘光义继续为徐绍安脸上贴金。
还没等徐绍安再谦逊几句，刘光义就已经转向了柴荣，说道：“陛下，臣以为，既然敌军已经被刚才的火器攻击吓破了胆，我军当立即全军出动，利用敌军城头力量空虚的机会，一举登上城墙、占领靖淮门。”
柴荣闻言略微思索片刻，摇了摇头，说道：“爱卿所言虽然有些道理，但那刘仁赡也是足智多谋之人，我军不可不防。”
说完，不等刘光义再争辩，便向众将传令道：“命左军即刻出动抢占城头，其他各军暂时按兵不动。另外，为防敌军使诈，通过轒辒车向城门洞内输送火药包之事照常进行，轻型抛石机在我军靠近城墙之前，要继续向城头抛投火药包。”
柴荣既已下令便是圣旨，众将赶忙领旨，并迅速行动起来。
于是，就在轒辒车与弓弩兵继续小心翼翼向城墙靠近时，周军左军的万余兵士也开始动作起来，他们扛着一架架云梯，推着一辆辆鹅车，缓缓的向前推进，渐渐的与前面的轒辒车和弓弩兵汇合在了一起。
有了大队人马的支援，原本小心翼翼的轒辒车和弓弩兵信心大增，前进的速度也有所加快，时间不长便已经来到了城墙左近。与此同时，后方的所有抛石机也全部停止了动作，以防误伤自己人。
事实证明，徐绍安也好、柴荣也罢，都高估了南唐军的作战意志，他们之前的担心完全是多余的，反倒是那个刘光义的判断是比较符合实际情况。第一个登上寿州城头的周军士兵只看到满地的尸体和建筑残骸，而没有任何一点活人存在的迹象。
随着登上城头的周军人数越来越多，各级军官开始率领手下兵士向纵深发展，很快便占领了靖淮门，以及两边各一里多长的城墙，直到转入东西两侧的城墙时，才遇到了略微像样些的抵抗。
不过，东西两侧城墙上南唐守军的抵抗也就到此为止了。一方面，此时周军登城的已经有上万人，南唐军的抵抗和反击已经很难改变大局。另一方面，刘仁赡、孙羽等高级官员全部阵亡的消息此时已经传遍了整个寿州城，城中各处的守军立时乱做一团，根本不可能再进行反击了——不但没有反击，城里的南唐兵反而开始四处纵火、抢劫，希望能在逃走之前最后捞一把。
此时，已经战领北城门的周军左军将领一面派人与操作轒辒车的友军联系，让他们停止堆放火药包，以便自己的士兵可以立即动手清除堵塞在城门处的土石、沙袋等物。另一方面，则迅速与已经全线压上的周军大队主力联系，催他们加快速度，以便尽快将城内的骚乱平息下去。
所谓“人多力量大”，在轒辒车载着火药包撤离的同时，左军的众多士兵一起动手，不大会儿工夫便已堵塞物清理干净，城门也随之打开，周军大队人马蜂拥而入，杀向了城内，迅速的平息了南唐兵对城内百姓的劫掠。
显德三年五月二十三日下午未时末，随着柴荣率文武百官进入寿州节度府，历时两月的寿州围城战以周军的大获全胜而宣告结束。