Тем временем соединения армий генералов А. Бабаджаняна и X. Мамсурова приступили к активным боевым действиям. Воздушно-десантные части начали разоружение венгерских зенитных батарей, блокировавших аэродромы советских авиационных частей в Веспреме и Тёкёле.

Во втором штурме была использована более сбалансированная и умело организованная сила. Если в первом штурме участвовали в основном танки Второй мировой войны Т-34, то ко второму штурму Будапешта были привлечены современные на тот период танки Т-54, которые были более маневренными и менее уязвимыми на улицах венгерской столицы.

Окружив Будапешт, советские войска захватили господствующую над городом высоту Геллерт на западном берегу Дуная. Здесь была установлена артиллерия и реактивные установки.

Штурм начался с артиллерийского обстрела. Затем танковые колонны устремились вперед для захвата мостов через реки и основных опорных пунктов сопротивления. Пехота при поддержке танков занялась «зачисткой» городских районов.

К 7.30 части 2-й гвардейской механизированной дивизии захватили мосты через Дунай, Парламент, здания ЦК, министерств внутренних и иностранных дел, горсовета и вокзала Нюгати. В районе Парламента был разоружен батальон охраны и захвачены три танка. За день боя частями дивизии было разоружено до 600 человек, захвачено около 100 танков, два склада с артиллерийским вооружением, 15 зенитных орудий и большое количество стрелкового оружия.

Части 33-й гвардейской механизированной дивизии овладели складом вооружений, тремя мостами через Дунай, а также разоружили подразделения венгерского стрелкового полка, перешедшего на сторону восставших.

128-я гвардейская стрелковая дивизия действиями передовых отрядов в западной части города к 7 часам утра овладела аэродромом Будапешт, захватив при этом 22 самолета, а также заняла казармы школы связи и разоружила механизированный полк венгерской 7-й механизированной дивизии. Попытки частей дивизии овладеть площадью Москвы, королевской крепостью и кварталами, прилегающими с юга к горе Геллерт, из-за сильного сопротивления повстанцев успеха не имели.

Для скорейшего разгрома вооруженных отрядов в Будапеште в состав Особого корпуса были дополнительно включены два танковых, два парашютно-десантных, стрелковый, механизированный и артиллерийский полки, а также два дивизиона тяжелой минометной и реактивной бригад. Большинство из этих частей вступило в бой на участках 33-й механизированной и 128-й стрелковой дивизий.

В отличие от повстанцев, венгерские войска вооруженного сопротивления практически не оказывали. К 8.30 десантники 108-го гвардейского парашютно-десантного полка во взаимодействии с 37-м танковым полком 2-й гвардейской механизированной дивизии захватили 13 генералов и около 300 офицеров Министерства обороны и доставили их в ставку генерала армии М.С. Малинина. Управление венгерскими вооруженными силами было окончательно парализовано.

Несмотря на полное советское превосходство в силах и средствах, венгерские повстанцы по-прежнему препятствовали их продвижению. Вскоре после 8 часов утра будапештское радио последний раз вышло в эфир и обратилось к писателям и ученым мира с призывом помочь венгерскому народу. Но к тому времени советские танковые части уже завершали прорыв обороны Будапешта и заняли мосты через Дунай, Парламент и телефонную станцию.

Особенно ожесточенные бои, как и предполагалось, развернулись за объекты «Корвина», площадь Москвы, здание Парламента, королевский дворец и др.

К полудню 5 ноября в столице остался фактически один сильный узел сопротивления в переулке Корвин. Для его подавления было привлечено 11 артиллерийских дивизионов, имевших в своем составе около 170 орудий и минометов, а также несколько десятков танков. К вечеру сопротивление повстанцев не только в переулке, но и во всем квартале прекратилось.

В течение 6 ноября советская группировка войск в Будапеште продолжала выполнять задачи по уничтожению отдельных вооруженных групп и пунктов сопротивления. Бои продолжались вплоть до вечера вторника, 6 ноября. К этому времени у большинства венгерских бойцов закончились боеприпасы.

Несколько очагов сопротивления внутри города продержались до 8 ноября, а в окраинных промышленных районах бои продолжались до 11 ноября. Ожесточенные бои имели место в рабочих пригородах Будапешта, в том числе в Чепеле и Уйпеште. Чепельские рабочие проигнорировали повторный советский призыв сдать оружие и сопротивлялись до вечера 9 ноября, хотя и подвергались сильному артиллерийскому обстрелу.

В ранее переименованном в Сталинварош селе Дунапентеле, ставшем значительным промышленным центром, местные жители проявили не меньшую решимость в борьбе с советскими войсками. На протяжении всего дня 7 ноября повстанцы неоднократно выдерживали атаки танковых подразделений и механизированной артиллерии.

Уже в ходе развернувшихся ожесточенных боев 6 ноября в 2 часа ночи Генеральная Ассамблея ООН 50 голосами «за», 8 – «против» и 15 «воздержавшимися» осудила Советский Союз за «совершение агрессии», призвала прекратить вооруженное нападение и обратилась к Генеральному секретарю ООН с просьбой о проведении расследования «иностранного вмешательства во внутренние дела Венгрии». Однако это были уже запоздалые и никого ни к чему не обязывающие меры.

К 10 ноября сопротивление повстанцев в основном было подавлено, венгерская армия разоружена. Советское командование повсеместно приступило к созданию военных комендатур.

К 11 ноября вооруженное сопротивление было сломлено не только в столице, но и фактически на всей территории Венгрии. Прекратив открытую борьбу, остатки повстанческих отрядов ушли в леса с целью создания партизанских групп, однако в результате сплошного прочесывания местности были окончательно ликвидированы. В этой операции совместно с советскими войсками уже приняли участие венгерские офицерские полки.

Тем не менее отдельные очаги сопротивления в Будапеште еще продолжали тлеть до 14 ноября, а в южных предгорных районах – до конца года.