Огромная турецкая армия охватила ставку главы ордена плотным кольцом, направив жерла пушек на последний рубеж вражеской обороны. После многодневного обстрела турки атаковали цитадель с моря и суши, всюду встречая яростный огонь. Нескольким десяткам рыцарей удалось вплавь добраться до кораблей противника и уничтожить охрану. Чувствуя поражение, Мустафа-паша направил 10 галеонов в обход основных укреплений, к слабо защищенным участкам форта Сан-Анжело. В случае удачи исход битвы мог бы оказаться иным, однако здесь турок встретила батарея под командованием храброго француза де Гираля. Подпустив суда ближе, он скомандовал залп из всех орудий, прекратив существование 9 кораблей и тысячи воинов султанской гвардии.
Следующая операция была хорошо подготовлена и едва не привела к захвату крепости. В особо трудный момент, когда перевес был явно на стороне врага, существенную помощь братьям оказал гарнизон Мдины. Кровопролитные схватки возникали рядом с каждой из многочисленных пробоин; турки атаковали непрерывно, и за 2 недели невыгодных для себя боев понесли огромные потери. Случайно узнав, что предводитель янычар разом отправил на штурм все имевшиеся силы, рыцари проникли в лагерь противника, вынесли продовольствие, оружие и, уходя, сожгли все постройки.
Мустафа-паша впал в отчаяние, осознав, что не только упустил победу, но и лишился большого количества продовольствия, нехватка которого начала сказываться на моральном состоянии войска. Адмирал Пиали уже не верил в своих янычар и настаивал на возвращении в Стамбул до начала осенних штормов. Сильно поредевший гарнизон Биргу с яростью и упорством отстаивал каждую пядь земли. Обе стороны несли значительные потери, однако даже с помощью подоспевших из Алжира отрядов турки не смогли преодолеть крепостные стены.
В последних боях отряды защитников возглавлял лично де ла Валлетт, которому в то время было больше 70 лет. Получив тяжелое ранение в ногу, великий магистр не пожелал оставить поле боя: «Пока турецкий бунчук развевается над Мальтой, я буду с моими солдатами». Силы рыцарей были на исходе; в госпитале не хватало мест, а продовольствия и боеприпасов оставалось меньше, чем у турок.
Победу рыцарям обеспечили мужество и умелое командование ла Валлетта, и все же решающим фактором стало участие союзников. Фортуна благословила защитников в самый критический момент, когда в огне и клубах дыма в крепость невероятным образом проник отряд сицилийцев. Встреча 42 рыцарей и 1000 аркебузиров прошла под звон колоколов и дружный хохот всех, кто стоял на стенах Биргу. «Когда Мустафа стал осаждать резиденцию ордена, – писал орденский историк, – одновременно с 4 тысячами янычар прибыла обещанная помощь из Сицилии. Турки издали увидели высадку войск, ими овладел такой страх, что они, бросив тяжелые орудия, поспешили к своим кораблям». Перед самым отплытием Мустафа-паша вспомнил о гневе султана и приказал продолжать бой. Испуганные янычары подняли ропот, но возмущение было жестоко подавлено. Некогда мощная турецкая армия дала последний бой в тот же день. Решающее сражение завершилось убедительной победой сицилийцев, вынудивших противника бежать, оставив на Мальте 25 тысяч воинов. Мальтийское братство лишилось 260 кавалеров и 7 тысяч ополченцев. Тем не менее потери считались тяжелыми: после отхода турецких кораблей на острове «осталось под оружием 600 человек, из которых многие были ранены».
Осада завершилась 8 сентября, в день праздника Рождества Пресвятой Девы. После того как последний турецкий корабль скрылся за горизонтом, на колокольне храма Святого Лаврентия во всю мощь зазвонили колокола. Вскоре доносившиеся из Биргу победные звуки поддержали все церкви Мальты. Уставшие воины «не могли поверить, что привычный бой колокола может быть столь приятным для человеческого уха, после того как в течение 3 месяцев эти звуки созывали на бой». Неизвестно, как смогли сохранить свои головы Мустафа-паша и Пиали, но рыцари испытали такую славу, какой не знали даже после взятия Иерусалима.