Южная группа вышла из Ораниенбаума в 4 часа утра 17 марта, через час после Северной группы. Более мощная, она тремя колоннами двинулась к военной гавани Кронштадта, а четвертая колонна к Петроградским воротам. Было еще темно, когда 79-я пехотная бригада приблизилась к местоположению тяжелых орудий, охранявших гавань. Лучи прожекторов обшаривали ее, но темнота, туман и белые маскировочные халаты позволили атакующим незаметно подойти и обезвредить орудийные расчеты нескольких батарей. Дальнейшее наступление было встречено заградительным артиллерийским и пулеметным огнем мятежников. Рвались снаряды. Свистели пули. Ломался лед. Оказавшись на открытом месте под ураганным огнем мятежников, советские солдаты проявили удивительную храбрость, упорно пробиваясь вперед. Наступление подбадривалось просьбами и угрозами с тыла, но нет ничего удивительного в том, что некоторые солдаты, поддавшись панике, отказывались идти в наступление. Когда два охваченных страхом солдата спрятались на затертой льдом барже, командир застрелил их на месте.
Коммунисты были вынуждены отступить, когда появились несколько грузовиков с подкреплением, и мятежники перешли в контратаку. В ходе сражения больше половины 79-й бригады были убиты или ранены, и в их числе несколько делегатов X съезда партии.
В восточной части города для нападавших обстановка складывалась более благоприятной. Перед рассветом 32-я пехотная бригада прорвалась севернее Петроградских ворот и с боями вошла в город. Примерно в то же время 187-я пехотная бригада под командованием Федько прорвалась через Петроградские ворота, а следом за ней 167-я и 80-я бригады. К этому времени нападавшие понесли тяжелые потери, но то, с чем они столкнулись в городе, по словам очевидца, было настоящим адом. Из каждого окна, со всех крыш стреляли из винтовок и автоматов. Снег на улицах города постепенно становился красным. Бои шли за каждую улицу, где оставались мертвые и раненые. Даже во время этого братоубийственного кровопролития, когда большинство фортов были захвачены и сражения продолжались в городе, мятежники не стали отыгрываться на заключенных коммунистах, находившихся в тюрьме рядом с Петроградскими воротами. Когда советские солдаты освободили их из тюрьмы, они тут же вступили в бой.
Бои продолжались весь день. Женщины Кронштадта тоже приняли участие в боевых действиях: подносили снаряды, разносили раненых по городским больницам.
В 4 часа дня мятежники неожиданно перешли в контратаку, заставив противника отступить, но в этот критический момент советское командование бросило в бой один из последних резервов – кавалерийский полк 27-й дивизии. Конница атаковала морскую крепость по льду. Дерзкая атака принесла успех: кавалеристы ворвались в город через Петроградскую пристань и оттеснили мятежников. Перед закатом артиллерия открыла огонь по восставшим. Кипел бой. Солдаты падали – кто-то от полученных ранений, кто-то от изнеможения. Курсанты Северной группы проникли в город с северовосточной стороны, заняли штаб и взяли в плен много мятежников. Затем они соединились с группой, двигавшейся от Петроградских ворот к центру города. К полуночи сражение стало затихать. Один за другим были захвачены оставшиеся форты. Стало ясно, что близок час победы; 5 марта Комитет обороны Петрограда предупредил мятежников, что в последний момент их главари – всякие там «козловские и петриченко» – оставят их на произвол судьбы и сбегут в Финляндию.
Предсказание сбылось. Вечером 17 марта И членов Временного революционного комитета (включая Петриченко) убежали по льду в Териоки. Вальк, Павлов и Перепелкин во время боя попали в плен. Вершинина, как уже говорилось, схватили 8 марта во время «переговоров» с большевиками. Козловскому, Соловьянову и другим военспецам тоже удалось сбежать. К полуночи порядка 800 беженцев подошли к побережью Финляндии. Больше всего они боялись попасть в плен, поэтому первыми сбежали с Котлина, не считая группы беглецов с номерных фортов. Их решение бежать из Кронштадта было в первую очередь связано с осознанием собственных судеб: их, конечно, ждала смертная казнь. В любом случае побег послужил сигналом для массового бегства защитников Котлина. В течение двадцати четырех часов непрерывный поток беженцев, в основном это были матросы, пересекал финскую границу. В общей сложности в Финляндию ушли 8 тысяч человек. Финские пограничники подобрали 2500 брошенных винтовок и пригнали с берега порядка 400 лошадей.
Как уже отмечалось, бомбардировка острова на протяжении одиннадцати дней практически не нанесла серьезного ущерба. Теперь матросы, словно бросая последний вызов властям, демонтировали орудия на фортах и батареях, разбили прожектора, вывели из строя генераторы и другое оборудование. Только на северных фортах осталось несколько орудий в рабочем состоянии.