В 11 часов справа от Раевского показалась колонна Блюхера, вслед за ними на Венсен двинулись войска Евгения Вюртембергского. Барклай приказал начать общую атаку на город и бросил в бой 2-ю гвардейскую пехотную дивизию Ермолова. После тяжелых боев французы были оттеснены, союзники овладели рядом населенных пунктов восточнее и севернее Парижа, к 14 часам заняли господствующие высоты и на отдельных направлениях достигли городской стены.
Александр I с самого начала не желал кровопролития под Парижем и разыгрывал великодушного победителя. «Париж, лишенный своих защитников и своего великого вождя, не в силах сопротивляться; я глубоко убежден в этом», — сказал царь Орлову, уполномочив его прекращать бой всякий раз, когда появится надежда на мирную капитуляцию столицы. Первая попытка завязать переговоры успехом не увенчалась, и французское командование согласилось на переговоры только после восьмичасового сражения, когда союзные войска уже заняли Бельвиль и предместья.
В 16 часов, когда союзники были готовы продолжить штурм и ворваться в город, в главную квартиру приехал французский парламентер и сообщил, что маршал Мармон согласился прекратить огонь и немедленно создать комиссию для ведения переговоров. Боевые действия было решено завершить в 17 часов, но русские войска генерала Ланжерона на крайнем правом фланге, еще не получившие распоряжение на этот счет, продолжали выполнять задачу и штурмом овладели Монмартром. Видя безвыходность создавшегося положения, французское командование принято решение далее не сопротивляться.
Союзники потребовали капитуляции Парижа вместе со всеми находившимися в нем войсками. Мортье и Мармон, уполномоченные Жеромом Бонапартом вести переговоры, настаивали на свободном выводе французских войск из города. Союзники согласились выпустить французскую армию, но сохраняли за собой право преследовать ее. После этого Мармон и Орлов составили условия капитуляции Парижа. В соответствии с ними французские войска оставляли город 31 марта в 7 часов утра. А союзники должны были войти в Париж не ранее 9 часов утра. Все арсеналы и военные склады переходили в полной сохранности в руки союзников. Национальные гвардейцы и жандармерия обезоруживались. Последняя статья договора о капитуляции гласила: «Город Париж передается на великодушие союзных государей».
В 10 часов утра из Бондийского замка в Париж выехал Александр I. У ворот города стояли в парадном строю полки русской гвардии, три дивизии кирасир, гренадерский корпус, прусская гвардия, австрийские гренадеры, корпус баварцев, корпус вюртембергцев и баденская гвардия. Ворота города были еще заперты, но, как только царь и его свита подъехали, они растворились, грянула музыка и войска торжественным маршем хлынули в город.
Впереди Александра I в Париж вошли несколько кавалерийских эскадронов и гвардейские казаки. За ними ехал царь со свитой, прусским королем и Шварценбергом. Царь остановился на Елисейских полях и четыре часа принимал парад союзных войск.
При штурме Парижа союзники потеряли 8400 человек (из них 6000 русских), французы — 4000 человек убитыми. Маршал Мармон сдался в плен с остатками своего корпуса.
Наполеон понял свою ошибку только после того, как 27 марта разбил под Сен-Дизье корпус прикрытия союзников, который принимал за авангард главных сил. В его реакции на известие о движении противника на Париж сказался, прежде всего, специалист-стратег. «Это превосходный шахматный ход», — воскликнул император и тотчас же бросился форсированным маршем к столице.
30 марта Наполеон прибыл в Фонтенбло. За ним в двух переходах шла армия. Здесь он узнал о произошедшем сражении и капитуляции Парижа. Только теперь Наполеон сделал попытку возобновить переговоры и принять условия, предложенные на конгрессе в Шатильоне. Но было уже поздно. Союзники опубликовали декларацию об отказе от переговоров с Наполеоном и о готовности заключить мир с правительством, которое изберет французская нация.
Наполеон в эти дни был полон энергии и решимости. Еще 4 апреля он произвел смотр войскам и, обратясь к ним, сказал: «Солдаты, неприятель, опередив нас на три перехода, овладел Парижем. Нужно его оттуда выгнать. ...Поклянемся победить или умереть, отплатить за оскорбление, нанесенное отечеству и нашему оружию!» — «Мы клянемся!» — кричали ему в ответ. Войска стягивались к ставке императора, и он рассчитывал к 5 апреля иметь в своем распоряжении 70 000 солдат и с ними ринуться на Париж. Но когда Коленкур доложил о том, что Париж устал и не поддержит Наполеона, боясь, что союзники сожгут столицу в отместку за пожар Москвы, что трудно будет заставить французских солдат сражаться на развалинах города, а маршалы промолчали в ответ на призыв Наполеона, то он решил отречься от престола в пользу своего сына.