行强攻。攻城重点选在北门，由第二师第四团承担。
10月13日上午，攻城开始，首先是以猛烈的炮火，轰击城门、堞楼以及城内敌军司令部、炮兵阵地、侧防机枪、无线电台等重要目标，并出动飞机，不断向城内投放炸弹和宣传品。下午，各团攻城先锋队开始爬城，战斗异常激烈。但由于梯短城高，城上工事没有全部摧毁，敌人居高临下，拼死顽抗，因此，多次冲锋都没成功，冲上去的军官、士兵，一排接着一排地倒下，损失惨重。攻城队始终无法逼近墙根，只好收兵。
强攻受挫，蒋介石主张放弃攻惠州，而转攻海陆丰。共产党人和苏联顾问坚持认为，在当前情况下，只有首先攻下惠州，才能给敌人以重大打击，开拓东征胜利的局面。蒋介石这才部署继续攻城，决定仍由第四团主攻北门，而调第八团协助之，由第七团及第一补充团攻西门。
10月14日下午3时，革命军继续攻城。野炮、山炮集中火力，猛轰北门，摧毁敌军城上工事，扫除暗藏的侧防火力。炮兵营营长陈诚，特调山炮一连，推进至北门城楼外500米处，将敌人暗藏的机枪打哑。攻城队乘机将竹梯移至城墙，官兵们冒着危险、争先攀登。杨坤如听说城门告急，几次率队前往督战，但因遭炮击而半途折回。经过激烈的搏斗，革命军终于占领了惠州。杨坤如负伤，狼狈出逃，其部也纷纷弃城而走。惠州之役为完成第二次东征，打开了胜利的通途。
惠州既下，蒋介石立即向国民党中央执行委员会、国府主席汪精卫及各院部会、各留守广州的将领、各农会工会组织报捷。
攻克惠州，在当时的广州引起轰动，显示了革命阵营的力量，极大地鼓舞了广大工农群众的信心，看到了国民革命的前途。同时，此仗的胜利，也提高了蒋介石的威信。国民政府特意电令表扬蒋介石，称蒋介石受命东征，督率将士，立破坚城，该总指挥忠勇激发，成此伟功，至深嘉尚。
2．华阳遇险和第二次东征胜利
惠州既克，为扫荡盘踞东江上游的陈炯明军，蒋介石拟定了第二期作战计划。决定第一纵队沿永湖、白云市、赤石、梅陇，进攻海丰、陆丰；第二纵队沿淡水、平山、三多祝，进攻紫金、河婆；第三纵队沿东江西岸北上，进攻河源、老隆。以期分道进击，打败陈军。
10月17日，何应钦、周恩来率领第一师从惠州出发，追亡逐虏，扫荡溃兵，于20日到达赤石。22日，各部按计而行，一举打败敌军，占领梅陇。下午进入海丰城。23日，歼敌于公平。24日，与留守海丰的第三团与前来围剿之敌军的浴血奋战，英勇拼搏。同时，攻下城东公路桥，并乘胜占领陆丰。
10月17日，李济保率领的第二纵队从永湖出发，先抵平山，占领多祝，后经苦战，攻陷紫金。程潜所率第三纵队，22日，涉水进攻河源城，次日，占领老隆。