Пока шли эти быстрые бои, дивизия Мюнье перешла через Сегре и выдвинулась на поле сражения. Генерал атаковал обе испанские дивизии во фланг, пройдя через равнину Маргалеф самым коротким путем, по диагонали. Его пехоте предшествовал 13-й кирасирский, единственный полк тяжелой кавалерии, служивший в Испании, численностью двенадцать сотен всадников, под командованием превосходного офицера полковника Эгремона. Когда противник оказался в пределах досягаемости, кирасиры построились в боевые порядки, поставив пушки на крыльях и угрожая флангу испанской армии. После артиллерийского обстрела, когда неприятельская кавалерия выдвинулась вперед, чтобы прикрыть свою пехоту, кирасиры атаковали ее галопом и опрокинули. Валлонские гвардейцы тотчас встали в каре, чтобы защитить, в свою очередь, кавалерию. Но кирасиры продолжили атаку и прорвали и опрокинули всех, кто пытался подражать примеру валлонских гвардейцев. Через несколько минут вынудили сложить оружие почти шесть тысяч человек. Остатки неприятельского войска со всех ног бежали к дорогам Каталонии, а французам досталось множество пушек, знамен и обозов.
После такой блестящей победы можно было не опасаться, что кто-то помешает осаде. Траншею открыли 29 апреля. Подкопные работы были трудны, но не из-за твердости почвы, а из-за разлившихся в окрестностях вод Сегре, дождливой весны и весьма неприятного артиллерийского обстрела из замка. В нескольких каналах устроили плотины, чтобы отвести воду от траншей, и, как могли, укрывались от огня из замка. Подкопные работы велись в направлении бастионов под названием Кармен и Мадлен. Когда 6 мая все батареи были поставлены и оснащены, начали обстрел. Французская артиллерия вела его поначалу очень живо, но сильно страдала от артиллерии замка: несколько орудий оказались разбиты. Атакующие вынуждены были приостановить огонь, поставить новые батареи и изменить направление огня старых. Одну из них поставили на левом берегу Сегре, дабы обстреливать городской мост и — рикошетом — атакуемые бастионы. Новые работы поглотили дни с 8 по 12 мая, а затем обстрел возобновили, на сей раз с полным успехом: полностью подавили артиллерию со стен крепости, а артиллерия замка делалась менее опасной по мере приближения к замку. Наконец, французы смогли приступить к пробитию бреши, чтобы сделать возможным штурм.
Генерал Сюше и полковник Аксо намеревались добиться одновременного падения города и замка, направляя осаду таким образом, чтобы оттеснить население в замок, где люди смогут продержаться не более нескольких дней. Для этого нужно было завладеть фортом Гардени или хотя бы его внешними укреплениями.
Вечером 12-го Сюше направил три отборные колонны в атаку на редуты Пилар и Сан-Фернандо и укрепление, которое связывало их с Гардени. Все три укрепления удалось захватить штурмом, и хотя сам форт Гардени не попал в руки французов, цель была достигнута, ибо окружающие укрепления не могли более служить убежищем населению. При этих действиях французы потеряли сотню, а неприятель — около четырех сотен человек.
Тринадцатого мая главнокомандующий и полковник Аксо решили штурмовать крепость. Бреши в бастионах (Кармен и Мадлен) были уже достаточно широки, оставалось только их захватить. Двум колоннам назначалось идти на приступ одновременно. Слева у реки одна колонна собиралась атаковать бастион Кармен, а генерал Арисп, форсировав мост через Сегре, должен был напасть на его защитников с фланга; справа другая колонна должна была атаковать бастион Мадлен, в то время как роте саперов надлежало рушить ворота, дабы впустить армию. Сюше и Аксо, во главе резервов, держались в траншеях, готовые передвинуться туда, где в них будет нужда.
На закате по сигналу четырех бомб обе колонны ринулись из траншей в бреши и прорвались в них, несмотря на ужасающий огонь в лоб и с фланга. Они вступили в город, который за бастионами оказался забаррикадированным. Колонны выдвинулись по главной улице и уничтожили одно за другим заграждения, возведенные позади бастиона Мадлен. Со стороны бастиона Кармен успех был таким же. Генерал Арисп захватил мост через Сегре, и тогда, прорвавшись в город со всех сторон, французские колонны оттеснили население вперемешку с гарнизоном к подъему, ведущему в замок. Перепуганные жители бросались вслед за гарнизоном и в сам замок и искали убежища даже во рвах. Всю ночь Сюше забрасывал снарядами, бомбами и гранатами этот тесный участок, заполненный людьми, испускавшими страшные крики, — ужасающая сцена, которой нельзя было избежать, ибо, только доведя до отчаяния несчастных жителей, набившихся в замок, атакующие могли добиться окончания осады.
Какова бы ни была преданность коменданта и гарнизона, они не могли ни приютить и прокормить всё население, ни позволить ему погибнуть под взрывами бомб и снарядов. В полдень 14 мая комендант Гарсия Конде вывесил белый флаг. Гарнизон сдался в плен, оказав французам всё возможное сопротивление.