Псковские священники, желая ободрить русских бойцов, принесли из соборной церкви чудотворную икону Успения Богородицы, иные образы и чудотворные мощи. Монахи, несущие иконы и мощи, встали у самого проломного места, призывая усталый гарнизон биться насмерть. Игумен Мартирий, келарь Печерского монастыря Арсений Хвостов, казначей Рождественского Снетогорского монастыря Иона Наумов, происходившие из дворянских родов, видели, что победа колеблется и может еще перейти к неприятелю. «Потому, умудренные Богом благодаря вере и честным своим молитвам, они, прибежав к проломному месту… громкими голосами государевым боярам и воеводам и всему христианскому воинству будто от имени святых икон… милость возвестили: «Не бойтесь, станем крепко и устремимся все на литовскую силу! Богородица с милостью и защитой идет к нам на помощь со всеми святыми!«…и одновременно с этой вестью осенила Богородица все православное воинство своей милостью и помощью; и сердца немощных окрепли и стали тверже алмаза… Также великого заступника псковского князя Гавриила-Всеволода, с ним же князя Довмонта и Николая, Христа ради юродивого, в сердцах своих призвав на помощь, все христианское воинство в едином порыве устремилось на литовскую силу, на стены города, в проломное место.
В самом пекле князь Шуйский разъезжал на раненом коне, ободряя своих ратников.
В конце концов неприятель не выдержал и начал отходить в лагерь.
Венгерский отряд, засевший в остатках большой Покровской башни, сопротивлялся дольше всех. Венгры славились тогда на всю Восточную Европу как отчаянно храбрые бойцы. Именно их натиск несколько раз приносил Стефану Баторию победу над русскими войсками, прежде всего крепостными гарнизонами. Венгры пытались форсировать ров и взять приступом вставшие на их пути бревенчатые оборонительные сооружения, покрытые дерном. Затем, устав и не добившись успеха, они отражали контратаки псковского гарнизона, до 23 часов цепляясь за свою позицию.
Ночь пала на заваленные трупами развалины стен и башен. Под ее покровом венгерская пехота небольшими кучками стекалась в лагерь, оттаскивая трупы товарищей. В итоге последней жестокой схватки за полуразрушенную башню остатки неприятельских штурмовых отрядов оказались выбиты за стену, в поле. В качестве трофеев псковским ратникам достались вражеские знамена, множество брошенного оружия, полковые трубы и барабаны. Несколько знатных пленников предстали перед русскими воеводами, чтобы в подробностях рассказать о королевской армии.
Более с вражеской стороны никто не пытался переломить ход боя и ворваться в город со свежими отрядами.
Днем Стефан Баторий дорогой ценой купил груды камней, которые раньше были стенами и башнями. Но все это вечером пришлось вернуть бойцам Шуйского.
Псков отдал 863 жизни за победу. Неприятель потерял около 900 человек убитыми. Как признавались поляки, у них погибло множество офицеров. Но более всего изумляло армию вторжения обилие ран, нанесенных камнями, кольями, плотницкими топорами, дубинами. Когда стрельцы и дворяне Шуйского изнемогали под напором королевской пехоты, к ним на помощь пришли «непрофессионалы» — горожане с дубьём. Эти били без разбору — туда, куда удавалось попасть; убили немногих, зато многих изувечили. Псковичи имели полное представление о зверствах королевской армии в Соколе и Великих Луках, а потому не собирались сдаваться себе на погибель.
Ко всему прочему у королевских артиллеристов почти не осталось пороха. Король и крупные военачальники, состоявшие в его войске, подумывали о новом штурме, но выяснилось, что огневую мощь королевских пушек нечем обеспечить.
Баторий, увидев стойкость гарнизона и его командиров, принимается за переговоры. Король угрожает уничтожить защитников Пскова, как только город будет взят его армией. В случае добровольной капитуляции он обещает великие милости воеводам. Из города ему отвечают: «Если Бог за нас, то никто против нас!»
Потерпев поражение на приступе и в переговорах, неприятель сменил тактику. Не имея должной артиллерийской поддержки, Баторий отказался от мысли организовать новый штурм. Шуйский переиграл его по всем статьям: выполняя приказ воеводы, псковичи быстро «закупорили» бреши в стенах. Уже 9 сентября один из польских участников осады пишет: «Русские в проломах, сделанных нами, снова ставят срубы и туры и так хорошо исправляют их, что они будут крепче, нежели были прежде. Мы бы и стреляли в них, да принуждены беречь порох». Таким образом, и тот результат, который дала Баторию бомбардировка городских стен, оказался сведен к нулю.