洋军团正规军，从上清坊出发，越过六头江左岸，沿着
天德江前进，过江到志村塘与陈新桂率领的第二支进攻部队会合。
而陈新桂则带领1000余名士兵，绕过河内被封死的西门，沿水路到六头江和天德江汇合处登陆，夺取镇桥及涂山的高地，从侧面进攻法国军队在天德江的防御工事，以便李文彩所部通过该处。
两支部队的会合一旦在天德江左岸实现，会合起来的这两支部队继续向前推进，攻击法军的第二条防线，主要是用军舰炮火轰击从中山延伸到拉贝的水坝和从北宁到搭桥的水坝。击溃守军后，顺势攻入南门，占领河内城。
3月27日上午10时，六德江水流暴涨，四艘排水量500吨的炮舰、三艘排水量300余吨的炮艇顺着暴涨的河水，顺流而下攻击法军，
上午11时，南洋军团炮舰编队摧毁四座小型沿江堡垒，顺利突破至距离河内城南门六里处。
中午12时，法国江上军舰不敌南洋军团炮舰突袭，一艘小型铁甲舰受创被俘，两艘炮艇被击沉，一艘炮艇趁乱逃离，两艘炮艇被俘获。
法国军舰编队全军覆没，沿岸工事被摧毁殆尽，随后，下午三时，李文彩部和陈新桂所部击溃负隅顽抗的法国守军，成功突破南门守军防御，进入河内城。
傍晚五时零七分，河内城大部被占，法军守备司令李维业见援军断绝、突围无望，在南洋军团劝降代表不虐待俘虏、保证被俘法军人身安全的承诺下，下令全体法国军队和隶属的黑人土著、安南军队停止抵抗。
由此，南洋军团以伤亡300余人的低价，取得了击毙法军189人，伤110人，俘虏白人士兵400余人的大胜。（黑人土著和安南仆从军一般不计入军功记录。）