当天夜间9点半左右，三宅光治拖着疲惫的身躯去见本庄繁，在汇报了平壤糟糕的战局之后，请求总司令能发动向南的突围。
可本庄繁却固执的拒绝突围，他告诉三宅光治，“即使我们逃出平壤，也只不过是从一个‘大锅’跳到另一个‘大锅’。而且作为大帝国的光荣军官，我决不能在这种关键的时刻把勇猛的关东军战士变成逃兵。我宁可在平壤去迎接最后的时刻。”
而此时，战斗仍然在平壤的大街小巷内继续。在残酷的巷战中，很多没穿军装而手持武器的朝鲜民兵，甚至是被关东军强迫冲上战场的平民，都被东北军一股脑的杀死，因为对于许多杀红了眼的士兵，不穿军服而手持武器者在此时就是敌人，谁也没有闲工夫去分辨谁是真正的敌人。
当然，面对来势汹汹的东北军，到了这个危险的时候，大多数朝鲜人都有些动摇了，很多绝望的雇佣军开始脱下制服和臂章溜下火线。在牡丹台，第九民兵师师长金哲一看到大势已去，向他的残部宣告，“尽管有可能被当作逃兵枪决，但大家最好还是解散吧，现在惟一能做的是保全你们的性命，不然我们武器落后，难道向中国坦克扔石头么？”
而随着外围战斗的结束，中国部队开始向关东军总司令部方向推进。关东军主要的将官都已经撤离，防守这里的是日军17步兵师以及一些从城外防线上退守到这里的残部，他们凭借坚固的大楼，以火力控制了所有通过牡丹台的路口和通道。
26日11点左右，汤玉麟的第1军三个师团已把牡丹台团团围住。东南是张景惠率领的27师作为突击战斗群，南边是廖忠率领的28师，西边是廖凯率领的29师。随着层层推进，东北军大大压缩了对牡丹台的包围圈。在准备发动全面进攻的时候，汤玉麟下令：“不要心疼炮弹，也不需要节省子弹，迫击炮弹和手榴弹要敞开打！各种口径的火炮，从加农炮、榴弹炮到大威力要塞炮，全部用来进行直瞄射击，甚至把火箭炮在烟幕和烟尘掩护下，直接推到前沿阵地上，对防御工事进行齐射。”这次，汤玉麟要把东北军“以强制胜”的作战特点完全表现出来。
在大威力火炮轰击之下，关东军总部大楼几乎被炮火夷为平地，日军死伤枕籍，附近的街道上到处都散落着人的断指残骸，令人观之欲呕。
此时，第17师团守军各部队的指挥官们集中在总部旁边一处低矮的平房里，对突围计划作最后一次核对。可能是已经知道自己即将面临地命运。这次会议甚至是在一种十分平静安详的气氛中进行的。与会者每人最后还分到了一小杯清酒和一块酸黄瓜。师团长松井在会议结束时站了起来，将饮尽的酒杯朝地上摔碎。在场的军官们也全部肃然起立，纷纷摔碎了手中的酒具，然后向松井行最后的军礼，随即默默退席。
不久，突围行动的先头部队出发了，他们计划在大雾地掩护下。由会说华语的士兵领头悄悄渗入白色广场对面狭窄街道，然后穿过南区火车站的地下隧道向东北方向逃匿。
一开始，突围者涌入了狭窄的小巷，穿过白色广场，挤进远处的街道。许多人由于被火光了身影而在开阔的公园和大街上被密集火力成批成批打死。剩下的士兵们则被眼前的景象吓得不敢动弹。
子弹的嘶鸣声和人的惨叫呼号声交织在一起，夜色被一团团的火光照亮，显出不同的形状古怪的烟柱。机枪的弹道交织成一片，在空中交织成一道火流，到处都是川息不断的弹流，留下红色、黄色和绿色的光迹。还有的人混乱中居然错向东北军阵地跑去，野蛮血腥的白刃战立刻就在那里爆发了！
在附近休整的两个步兵团听到敌军突围的消息后，立刻赶到了这片区域，在不到一小时的时间内，向第2和第3波突围编队进行了猛烈炮击，对于突围者们来说，这简直就是一场屠杀。日军第17师团第5联队原本计划潜入火车站的西北面，结果他们刚离开自己的防区，就遭到了中国人劈头盖脸的炮火倾泻，更加不幸的是，他们面前的突围路线上，还有一片致命的反战车壕沟，壕沟里的东北军士兵冲出来就是一通扫射，几乎所有的人在几分钟之内倒毙。
而松井亲自率领的第6和第7联队的情况则更加的悲惨：包括松井在内的大多数人当场阵亡。牡丹台周围的反突围壕沟，成了数千名突围者的死亡陷阱，他们的尸体几乎把巨大的壕坑填满，总共有近7000名日军官兵在几小时内倒在了东北军四面八发的炮火夹击下，剩下的人也多半受伤，或是吓得瑟瑟发抖地僵瘫在死人堆里，等待末日的到来。
这个师团剩余的大约1000多人，在混乱中侥幸钻进了火车站的地下隧道，涌进平壤城郊的北部山林。为了尽快逃离，这些筋疲力尽的幸存者们艰难地在森林和沼泽地域中跋涉着。
得到这一消息后，处在城外的东北军第30师和31师立即展开了大规模围捕，犹如一次大型的围猎活动，因为这对于东北军士兵来说，这已经不能称之为战斗了。不断有突围的军人和朝鲜雇佣军掉进陷阱被捕获，被俘者中的大部分人被立即枪决。这些人的尸体随即被抛进滚滚东流的大同江，江水很快就被染红了。平壤城内战火连天，城外则是一片伏尸千里、血流成河的惨状。
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