经过几天的猛烈炮击，整座瑷珲城陷入一片火海，烈火炎炎焦天，浓烟遮天蔽日。
扎苏里奇兵力不断的被消耗，于14日丢掉南城城防。但扎苏里奇并未撤退，他接到死命令必须守住瑷珲，等待援军。
由于北洋陆军的炮火威力强大，扎苏里奇缺乏相应的火炮进行抵御，战损极高。于是扎苏里奇率领残部一千余人据守北城和东城城墙和附近的几处高地，并构筑了大量防御工事，节节抵抗。北城和东城外距离黑龙江最近，那里的江面成“>”状，俄国的阿穆尔江防舰队可以有效提供火力支援。
沙俄图谋东北已久，而黑龙江自漠河以下江面上可以通行战舰和轮船，尤其每年4~8月份为黑龙江水量充沛时期，可以通行大多数吃水浅的三千吨以下船只，于是俄国在1859年便组建了以内河浅水重炮舰和炮舰、炮艇组成的阿穆尔舰队，该舰队拥有两艘1300吨级浅水重炮舰诺夫格罗德号（Novgorod）和海军中将波波夫号(Vice－AdmiralPopov)，六艘佩伦级640吨级炮舰，以及5艘230吨级炮艇。这些炮舰大多数都是六七十年代建造，舰体有些老旧，不过俄国将其派往远东对付清帝国倒是歪打正着的很合适。
作为对地面火力的有利支援，浅水重炮舰的火力和防护对陆军来说威胁非常大。扎苏里奇和他的东满支队残余正是拖了阿穆尔舰队的福，得以勉强苟延残喘。
北洋陆军的炮团在火炮数量方面虽然超过阿穆尔舰队的舰载炮数量，但是口径上不占优势，浅水重炮舰最低152毫米主炮，炮舰一般102毫米主炮，炮艇多为47速射炮和37机关炮。而且最关键的是因为炮舰是机动性强的火力载体，而步炮是固定发射，一动一静打起来肯定是后者吃亏。
北洋陆军自不会去讨那个霉头，由于舰炮火力以直射为主，北洋陆军借着瑷珲城墙和房屋为掩护，于7月15日由北洋陆军第一镇第二旅对扎苏里奇所部发动总攻击。
在巷战火力上，北洋陆军还有大量的马克沁重机枪，而俄军的马克沁重机枪基本上在城防战中被炮火击毁，因此面对北洋陆军的重机枪扫射，俄军几乎不敢抬头。
北洋陆军在重机枪和部分80步兵炮的掩护下，逐巷发起进攻，很快便将扎苏里奇逼退到了绝地，就在扎苏里奇即将绝望之时，帝俄东西比利亚第11步兵团在斯特塞尔中将的率领下抵达瑷珲。
东西比利亚第十一步兵团属帝俄精锐部队，由于不清楚对方实力，王士珍同诸将商议过后，决定暂停攻击，第二旅保持对城南大部分地区的占领，构筑防御工事。等待摸清俄军实力后再做进攻部署。
斯特塞尔中将同扎苏里奇中将率领的东满支队汇合后，也不急于攻击北洋陆军，而是就地构筑防御工事，将大批轻重装备和补给物资源源不断的运上来。
第11步兵团是一支拥有4000人的步兵团，轻重火炮40门，其中120口径重炮8门，重机枪12挺，在俄国陆军整体火力配备中属上等。
斯特塞尔中将抵达瑷珲后，立即接管了扎苏里奇所部的防御阵地，扎苏里奇的东满支队沦为预备队，并接受斯特塞尔的指挥。
为了赢得时间，斯特塞尔要求俄国公使库曼尽可能的逼迫清政府暂停攻击，为构筑防御工事赢得时间。
而清政府方面借鉴中法战争的谈判心得，也试图出让一些矿山、铁路权利换取俄国罢兵。库曼于是借机会抛出和谈诚意，愿意进行谈判，但要求清军停止攻击瑷珲城。
7月18日，清俄双方再次达成停战约定，双方同意保持现状，以谈判来协调解决问题。不过，由于清政府的软弱，俄国提出双方军队都退出瑷珲城，并要求瑷珲变成中立的军事缓冲区。
对此，吃一百个豆不嫌腥的清政府总理衙门竟然同意了。从而，北洋陆军在总理衙门明令通知下不得不从瑷珲城撤出，后退至瑷珲攻防战开始时的阵地。但俄军却没有那么听话，他们在巩固了现有阵地后，依然派兵重新占据了瑷珲城。
总理衙门据此抗议，但俄方则称俄军进入瑷珲城只是为了将阵亡将士们的遗体进行收敛埋葬，一旦完成将很快撤出去。对此，总理衙门竟然也相信了。
清俄恢复谈判，比起之前的谈判氛围，经过松花江战役和瑷珲攻防战之后，俄军的嚣张气焰被打了下去，沙俄公使库曼也不如以前那样蛮横了。
此时沙俄没有多少谈判筹码，反而清政府方面握着沙俄近两万俘虏，这个筹码迫使俄国政府作出谈判让步的之态。
割让黑龙江省已经不可能，沙俄政府退而求其次，要求割让瑷珲周边六县，同时归还俄军战俘，另外赔偿军费和经济损失五千万两白银，还要在黑龙江、松花江设立军事缓冲区，允许俄国西伯利亚铁路在东北三省修建支线并派兵保护等条件。
如此狮子大开口实在令人难以接受，打了败仗还如此理直气壮，不但清政府咋舌，连各国列强也惊诧万分。
“很明显，俄国人丢了面子肯定要找回场子，谈判依然还是拖延时间的借口而已。任何妄图希望俄国就此罢兵的想法都是徒劳的，只有让俄国人长记性才能终止这场边疆冲突。”
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