После повторной рекогносцировки ташкентских укреплений выяснилось, что самое удобное место для штурма – это Камаланские ворота. Выбрав место атаки, Перовский собрал военный совет, на котором был выработан новый план штурма крепости.
Предварительно проведя бомбардировку городских стен, 15 июля в два часа ночи русские устремились к Камаланским воротам тремя большими колоннами. С целью отвлечения внимания кокандцев от места атаки Перовский приказал майору Колпаковскому с отрядом солдат с противоположной стороны крепости произвести демонстрацию ложной атаки. Выполняя приказ генерал-адъютанта, Колпаковский атаковал стены Ташкента чуть раньше главных штурмовых сил, чем ввел в большое заблуждение защитников крепости.
Взяв в руки штурмовые лестницы и обмотав колеса пушек войлоком, русские солдаты стремительно приближались к высоким стенам города, горя уверенностью взять неприступную крепость именно сегодня. При виде идущих в атаку русских солдат наружный караул кокандцев обратился в паническое бегство, спеша вернуться в крепость через небольшое отверстие в стене, искусно закрытое кошмой.
Преследуя беглецов, русские солдаты ворвались внутрь крепости, где завязался жестокий бой. Те, кто смог первыми проникнуть в крепость, пользуясь возникшей суматохой, бросились на крепостные стены и, переколов штыками орудийную прислугу, стали сбрасывать вниз вражеские пушки. Вслед за этим были открыты городские ворота, и русские соединения рота за ротой быстро начали заходить в крепость, стремительно захватывая соседние ворота и башни. Прошло меньше получаса с момента начала штурма, а русские колонны уже втягивались в узкие городские улочки, беря одну часть города за другой, несмотря на стрельбу, которую со всех сторон вели по ним кокандцы.
Штурмовая колонна подполковника Романовского смогла с ходу захватить цитадель, но дальнейшее ее продвижение было остановлено. Выход из цитадели обстреливался кокандскими стрелками, засевшими за заборами и в прилегающих к площади зданиях.
Желая подвигнуть людей на выполнение опасного предприятия, шедший вместе с солдатами протоиерей Малов высоко поднял крест над головой и с криком «С нами Бог, ребята!» бросился вперед. Устыдившись своего малодушия, солдаты смело последовали за священником, быстро перебежали опасное место и штыками перекололи вражеских стрелков.
Между тем майор Колпаковский, стоявший в поле, заметил вражескую конницу, подходящую к Ташкенту с юга. Он быстро развернул свой отряд в каре и храбро атаковал ряды неприятеля, наконец не выдержавшего стремительного натиска. Спасаясь от пуль и ядер русского отряда, кокандцы в страхе повернули прочь своих лошадей. Рассеяв подошедшее к городу подкрепление, Колпаковский вновь развернул своих солдат и стал крушить толпы бегущих из города ханских воинов.
