Авиационную поддержку осуществляли 3-й бомбардировочный авиационный корпус генерал-майора авиации А.З. Каравацкого, 6-й истребительный авиационный корпус генерал-майора авиации И.М. Дзусова, две авиационные бомбардировочные и одна истребительная авиационная дивизии, а также 4-я польская смешанная авиационная дивизия полковника А.С. Фомейко.

На подготовку штурма города-крепости выделялось десять суток. В стрелковых дивизиях создавались штурмовые отряды и группы. Основой штурмового отряда был стрелковый батальон. Он усиливался танковой ротой или батареей САУ, артиллерийским дивизионом, минометной батареей, огнеметным и саперным взводами, взводом противотанковых ружей, отделением химиков. Штурмовая группа формировалась на базе стрелковой роты. Она получала на усиление танковый взвод, минометную роту, артиллерийскую батарею, огнеметное отделение, два-три химика. 5 февраля генерал Ф.И. Перхорович провел в специально оборудованном городке показательное занятие, на котором присутствовали командиры полков и батальонов, частей усиления. Подобные занятия он приказал провести во всех созданных штурмовых отрядах и группах.

В последующие дни на макете города были отработаны вопросы взаимодействия, организации огневого поражения противника артиллерией и авиацией. Все командиры, до командира роты включительно, получили планы Шнейдемюля с единой нумерцией кварталов и важнейших объектов города. Много потрудились инженерные подразделения, командиры которых провели занятия во всех стрелковых батальонах и артиллерийских дивизионах. Генерал Д.С. Зражевский вместе с начальником артиллерий корпуса полковником М.И. Саковым отработали вопросы применения орудий и минометов при проведении артиллерийской подготовки и ведении боя в городе. Особенно тщательно согласовывались действия с авиацией.

Большую работу с личным составом провели политработники. Ее формы были самые радикальные: индивидуальные беседы, собрания, митинги, выпуск газет и листовок. Сложные задачи решали тыловые части, обеспечивавшие воинов боеприпасами и продуктами.

Штурм города был назначен на 12 февраля. Ему предшествовал удар авиации. В ней участвовало более 300 самолетов. С рассвета началась артиллерийская подготовка, продолжавшаяся 90 минут. В 8 часов (время начала завтрака у противника) в атаку устремились штурмовые отряды и группы по всему внешнему оборонительному обводу. Их активно поддерживали артиллерия и авиация, господствующая в воздухе.

Из отчета штаба артиллерий 125-го стрелкового корпуса:

«…Штурм начался огнем обеспечивающих средств, которые подавляли заранее определенные им цели, особенно важные задачи возлагались на орудия, выдвинутые на прямую наводку. Артиллерия штурмовых отрядов (45-мм, 76-мм полковые и дивизионные пушки) применялась для уничтожения долговременных огневых точек противника. 45-мм пушки могли вести огонь с верхних этажей захваченных зданий. Они использовались для уничтожения неукрытой наблюдаемой живой силы, танков, самоходной артиллерий, а также для отражения контратак, стрельбы по окнам и амбразурам… Достаточно эффективно использовалась в составе штурмовых отрядов и артиллерия более крупных калибров. Обычное кирпичное здание 122-мм снарядом с дистанции 300–400 м пробивалось насквозь. Полное разрушение двух-трехэтажного здания достигалось 15–20 снарядами. Практиковалось при этом, что 122-мм гаубицы выводились на огневые позиции (ввиду низкой их маневренности) обычно ночью. Они чаще всего устанавливались за баррикадами напротив объекта штурма. Перемещение же их в ходе дневного боя допускалось как исключение. 152-мм пушки-гаубицы и 203-мм гаубицы, как более тяжелые системы, использовались на прямой наводке, в основном для разрушения особо прочных сооружений противника, а также тех зданий, которые не могли быть разрушены артиллерией меньших калибров и инженерными средствами. Бетонобойные снаряды этих систем могли не только подавлять огневые точки противника, но и проделывать проломы в зданиях для продвижения пехоты».

Танки двигались в боевых порядках пехоты, поддерживая ее огнем вдоль улиц, по окнам и бойницам домов. Дистанции между ними избирались такими, чтобы обеспечивалась помощь огнем впереди идущему танку. В интересах обеспечения машин от забрасывания из верхних этажей гранатами и бутылками с горючей смесью все люки танков закрывались. Огнеметные танки под прикрытием артиллерий выжигали противника, засевшего в постройках и укрытиях. Самоходные артиллерийские установки огнем с места разрушали деревянные и каменные здания, подготовленные противником к обороне, баррикады. Для обеспечения танков в бою к каждому из них прикреплялась группа автоматчиков и саперов (3–5 человек), которая путем наблюдения выявляла огневые точки противника и производила целеуказания ракетами. Саперы производили разминирование дорог, расчищали проходы взрывчаткой в баррикадах и каменных стенах. Непосредственно за каждым танком на расстоянии 50–100 м двигались одно-два противотанковых орудия прямой наводки, которым указывала цели группа пехоты, прикрепленная к танкам, обеспечивая продвижение танков. Зачастую орудия прямой наводки на новые огневые позиции подтягивались танками.

Применение танков в уличном бою в большинстве случаев обеспечивало возможность стрельбы по бункерам и подвалам, что играло основную роль в штурмовке домов и объектов (возможность большого угла склонения пушки). Управление танками в бою производилось пешими посыльными с наблюдательных пунктов батальонов, рот и телефонной связью с наблюдательных пунктов полков. Отсутствие радиостанций в танках затрудняло управление.

Стрелковые подразделения под прикрытием огня приданных и поддерживающих средств выдвигались к атакуемому зданию, врывались в него через двери, окна и проломы в стенах, уничтожая противника огнем и гранатами. Нередко бой в здании превращался в рукопашные схватки. С завязкой боя внутри здания огневые средства переносили огонь на верхние этажи, чердачные помещения и на соседние здания с целью воспрепятствовать отходу противника и проведению ими контратак. Бой внутри здания велся до полного уничтожения или пленения находившегося в нем противника. Специально назначенные группы бойцов, действующие быстро и решительно, последовательно очищали от противника каждую комнату, квартиру и этаж. Все запертые двери выламывались или подрывались. Переход с одного этажа на другой осуществлялся группами бойцов по лестницам или через проломы в потолочных перекрытиях. При продвижении по лестнице группы переходили с одной площадки на другую броском, предварительно обстреляв ее и, если нужно, забросав гранатами. Особое значение приобретали применение ручных гранат, ведение огня в упор, рукопашные схватки. В результате этого бой становился особенно ожесточенным. На первый план выдвигались физическая сила, ловкость каждого бойца, а также спаянность и четкость действий всей штурмовой группы.

Командир штурмовой группы (отряда) управлял подразделениями с наблюдательного пункта, расположенного в непосредственной близости от атакуемого объекта. Здесь же находился представитель танкового полка (батальона). Радом с ними располагались огневые средства подгруппы обеспечения. Связь с подразделениями, ведущими бой внутри здания, поддерживалась через связных и сигналами. Командиры взводов и отделений находились со своими подразделениями и непосредственно руководили их боем. После боя захваченное здание осматривалось от подвала до чердака в целях очистки его от уцелевших групп противника и разминирования. Затем принимались меры по закреплению захваченного объекта: выставлялись наблюдатели, организовывалась система огня для отражения возможных контратак противника.

Враг отчаянно сопротивлялся. Бои продолжались как днем, так и ночью. Лишь к рассвету 14 февраля над цитаделью взвился красный флаг. Как свидетельствуют трофейные документы, в бою за Шнейдемюль было уничтожено более 8 тысяч солдат и офицеров вермахта. В плен попало около 700 человек. Москва салютовала победителям двадцатью артиллерийскими залпами из двухсот двадцати четырех орудий.