不过邱亚辉这时还是保持着清醒的头脑，虽然外围的进攻顺利，但并不表示进攻沈阳城也会这么顺利，因为沈阳城是俄军的核心，虽然人民军的心理战效果显著，但对城内俄军的影响肯定会小于外围阵地俄军，而且又有俄军的高层亲自指挥督战，出现败军如山倒的机率未必会很大，另外沈阳城是有城墙的，虽然没有北京的城墙那么高大坚厚，但在这个时代也算是坚城了，而人民军的火炮显然还没有准备好轰击沈阳的城墙。因此邱亚辉决定，还是等到明天，做好充份的准备之后，再进攻沈阳城，同时邱亚辉也告戒全军，不可有骄傲轻敌情绪，认为俄军就不堪一击了，杀鸡也要用牛刀。
应该说邱亚辉的这个提醒确实是非常及时，因为外围战的顺利，人民军上下都存在着十分乐观的情绪，甚致认为明天的战斗就是一次轻松的军事散步，而邱亚辉的提醒才认人民军都冷静了一些，虽然还不致于如临大敌一般，但多少也认真了一些。
于是就在第二天，两辆装甲列车，率先以240亳米主炮向沈阳的城墙发动了猛烈的炮击，然后其他大小数百门火炮一起开火。不过这次俄军不再沉默，城里的火炮也展开了回应反击，尽管俄军的火力射程都远不及人民军，但毕竟有所反应，不再是只挨打不还手了。
双方的火炮轰鸣，你来我往，进行了大约半个多小时的火炮互击，最终人民军的火力不禁完全压制了俄军，并且将沈阳的城墙也轰塌了多处。然后大口径火炮停止轰击，中小口径火炮的火力则向前沿伸，为地面进攻部队提供火力掩护。
而人民军也没有放过这个机会，立刻向沈阳城发动了进攻。不过沈阳城的城墙虽然塌陷了多处，但还是有不少俄军士兵依托残存的城墙进行抵抗，并没有出现外围阵地那种全面溃败的局面，因为现在俄军就剩下这座沈阳城了，也没有地方可退，而且昨天的溃败也引起了俄军高层的警觉，因此换上了一批军心、士气相对较好的军队守城。这一下果然取得了一定的效果，至少在人民军的炮击之后，俄军还能坚持抵抗，并且也能给人民军造成一定的伤亡，想要轻松的攻下沈阳，自然是不可能的。
不过俄军的抵抗显然没有阻挡人民军的进攻，一方面进攻部队奋勇冒着俄军的火力打击，向城墙突进；另一方西跟随地面进攻部队一起协同的迫击炮部队立刻展开迫击炮，向城墙上展开猛烈的轰击。在这样步炮紧密的协同之下，人民军迅速的靠进沈阳城墙，有的士兵从缺口突进到沈阳城里，也有士兵顺着缺口爬上城墙，驱赶城墙上的残余守军。而守卫城墙的俄兵有的向城内败逃，有的在城墙上进行殊死的抵抗，但大势己去，少量士兵的奋力死战并改变不了大局，到了中午的时候，人民军己全面占领了沈阳城的城墙，可以随意的突入沈阳城中。
这时俄军已全部退到沈阳城中驻守，有的逃入在城中设置的据点中继续抵抗，也有的来不及退入据占，而是利用街道、建筑进行抵抗；不过还是有大量的俄军士兵向人民军投降，这些投降的士兵基本都是从外围阵地退回到城里的，他们的抵抗意志最低，因此人民军一杀入城中，就立刻投降。
结果就在这一天里，向人民军投降的俄军竟然多达8万余人，这么多的降兵，也给人民军带来了不小的麻烦，毕竟现在战争还没有结束，人民军的俘虏就多大10万余人，这么多的俘虏不仅需要大量的人员来看管，而且还需要大量的地方安置，另外还要保证俘虏的饮食、以及基本的治疗，就算不让他们吃饱，但也不能饿着，而且不少俘虏都是有伤的。起码的治疗也是有必要的，因此也让人民军的后勤人员忙得团团乱转。
邱亚辉见状，也只好决定暂缓进攻，先把俄军的俘虏处理好再说，而且随着战事的进展，肯定还会有更多的俄军向人民军投降，因此也要做好未雨绸缪的准备。好在是人民军己经占领了沈阳城的城墙，可以随时出入沈阳城，而且邱亚辉预计的作战时间是5-7天，这才打了两天，邱亚辉的时间还是十分充足的，完全可以停1、2天的时间。
休战的3个月时间，让人民军的物资贮备十分充份，在两天的时间里，共计调集了600余顶帐蓬，设立了5个战俘营，不仅将全部10万余俘虏全部都容纳下去，而且还可以再入住约2万余俘虏，另外还有3个战俘营在建中。
而在解决了俘虏问题之后，邱亚辉才松了一口气，于是又重新指挥军队，向沈阳城内发动进攻。