Рано утром следующего дня штурм Владимира возобновился: «В неделю мясопустую, по заоутрени, приступиша к городу месяца февраля въ 7 [день]». Основной удар монголо-татары наносили с запада, со стороны «Нового города», где стены не были прикрыты естественными препятствиями. Стенобитные орудия пробили городскую стену «у Золотых Ворот, у св. Спаса». Прорыв «от 'Золотых Ворот», о котором сообщают летописцы, не следует понимать буквально: татары разбили не каменную твердыню ворот, а деревянную стену неподалеку от них, что было гораздо легче. Об этом свидетельствует указание летописцев на направление прорыва — «у святого Спаса». Церковь Спаса располагалась в «Новом городе», несколько южнее Золотых Ворот. Н. Н. Воронин на основании анализа летописных текстов и обследования Золотых Ворот прямо утверждает: «Не видно, чтобы татары тратили силы на осаду каменной твердыни Золотых Ворот; видимо, не на них был направлен обстрел пороков» 3. Одновременно или несколько позднее укрепления «Нового города» были прорваны еще в нескольких местах: у «Ирининых», «Медяных» и «Волжских» ворот. «Наметавше в ров сырого леса» (во избежание поджога завалов защитниками), монголо-татары с разных сторон ворвались в «Новый город». Летописец сообщает, что татары «от Золотых Ворот, у св. Спаса внидоша по примету чересъ город, а сюде от северныя страны от Лыбеди ко Орининым воротом, и к Медяным, а сюде от Клязмы к Волжскым воротом, а тако вскоре взята Новый град» 4. Ворвавшись за городские стены, татары «запалиша и огнемъ». Во время пожара погибли многие защитники «Нового города» («людье уже огнем кончаваются») 5.
К середине дня 7 февраля объятый пожаром «Новый город» был захвачен монголо-татарами («взяша город до обеда»). По пылающим улицам оставшиеся в живых защитники «Нового города» бежали в средний, «Печерний город» («и вси людье бежаша в Печернии городъ»). Преследуя их, монголо-татары ворвались в «Средний город». Видимо, большого сопротивления здесь им оказано не было, так как летописцы даже не упоминают о каких-нибудь боях на стенах «Среднего города». В. Н. Татищев пишет, что «оборонять было уже некому, многих тут побили и пленили» Ч Так же сходу были прорваны монголо-татарами каменные стены владимирского детинца, последнего оплота защитников владимирской столицы. Далее летописцы сообщают о драматическом эпизоде сожжения татарами соборной церкви, где собралась великокняжеская семья и «множество бояр и народа». Гибель в огне укрывшихся в соборе людей — последний эпизод обороны великого города.
Ожесточенное сопротивление защитников Владимира, несмотря на подавляющее численное превосходство завоевателей и бегство из города руководивших обороной князей, нанесло монголо-татарам большой урон. Восточные источники, сообщая о взятии Владимира, рисуют картину длительного и упорного сражения. Рашид-ад-Дин в «Истории Угедей-каана» пишет, что монголы «город Юргия Великого взяли в 8 дней. Они (осажденные) ожесточенно сражались. Менгу-хан лично совершал богатырские подвиги, пока не разбил их» 2. Владимир явился последним городом Северо-Восточной Руси, который осаждали объединенные силы Батыя.
После взятия Владимира монголо-татары начали громить города Владимиро-Суздальской земли. Этот этап похода характеризуется гибелью большинства городов в междуречье Клязьмы и Верхней Волги. В феврале 1238 г. завоеватели несколькими крупными отрядами двинулись от столицы по основным речным и торговым путям, разрушая города, являвшиеся центрами сопротивления. Походы монголо-татар в феврале 1238 г. были направлены на разгром городов — центров сопротивления, а также на уничтожение остатков владимирских войск, которые собирал бежавший «за Волгу» великий князь Юрий Всеволодович; кроме того, они должны были отрезать великокняжеский «стан» от Южной Руси и Новгорода, откуда можно было ожидать подкреплений. Решая эти задачи, монгольские отряды двинулись от Владимира в трех основных направлениях: на север, к Ростову, на восток — к Средней Волге (на Городец), на северо-запад — к Твери и Торжку.