天将傍晚，虽然守军拼力抵抗打的进攻的日军伤亡惨重，但日军依靠重炮不断轰击，还是从三个方向在城墙坍塌之处、多路突上城头；守军利用城头上残余的火力点继续顽抗，由于进入短兵相接，日军的大炮也逐渐向城里延伸，导致日军的伤亡继续增加，但**因为缺乏预备队也难以将日军再次赶下城头，反而由于日军不断投入新锐而扩大占领区域。
面对危局，陈长捷适时调整战术，**随即不再向城头增兵；除北、东、南三面除在城头上拼杀的残部外，其余部队按计划分到各个市区预定支撑点，只留下陈庆华新旅的个多营守备西城，为全军留条后路。随着越来越多的城头被日军攻占，少量日军开始从破口或梯道渗透进入市区，枪声在城内逐渐响起，还残留在城里的几万平民心惊胆颤的等待着危险的到来。
不过此时的日军已和抗战开始时有天壤之别，显已没有和**打一场短兵相接夜战的勇气及必要，进城的少量尖兵或死或逃后，尾高龟藏就放弃了夜间攻占太原的想法，只继续扩大对各面城头的攻击，战至晚0时左右，太原的三面城墙已宣告基本易主，只背靠汾河的西城还控制在**手中，不过日军第师团主力已进至汾河西岸、正向两侧延伸展开。
这时，太原戒严司令部司令曾延毅离开陈长捷司令部回到负责太原市区警备的戒严司令部，随即率领卫士及随从们离开司令部上马向西城奔驰而去，行至西门，发现原本堵塞西门的层层砂袋土囊有一半还在原处，新旅的官兵正在清理；耳听日军从三面城头上不断向城里射击，曾延毅急忙下令卫士和随从上前帮忙，未等清理干净，卫士们就强行推开城门一线；曾延毅见状舍弃座骑，在随从帮助下爬过砂土包、翻出城去，卫士和随从们紧跟在后，沿着汾河东岸向南逃去。（除实际发生在太原保卫战时的南门外皆为史实）
目瞪口呆的新旅官兵着戒严司令曾延毅弃城而逃后才醒悟过来：“曾司令逃走啦！”
“曾司令都跑了，我们还守什么？大家跑啊！”
西门附近数百新旅官兵随即趴掉砂石拉大城门陆续逃出城去。
“什么？谁跑了？”
“陈司令从西门逃跑了！”
