К полуночи турецкая оборонительная линия была прорвана повсюду – от Канлы до Карадага, и русские войска ворвались в город, где на улицах южных пригородов разгорелись жаркие бои. Все русские резервы были уже пущены в ход, и Лазарев, который оказался в самой гуще уличных боев, увидев, что Канлы и Карадаг еще сопротивляются, приказал сосредоточить все силы в турецком лагере, расположенном между пригородами и редутом Фейзи-Паши.

Положение Фадеева на Карадаге сделалось отчаянным. По нему били орудия Араб-Табии и Инглиз-Табии (бывшего форта Вильям-Паши, стоявшего на другом берегу реки), а турецкая пехота в Араб-Табии при поддержке кавалерии не менее шести раз ходила в контратаку на территории между Арабским фортом и Карадагом. Люди Фадеева были измучены боем, и туркам удалось бы их выбить, если бы не своевременная помощь колонны генерала Рыдзевского, которой первоначально было приказано провести простую демонстрацию против Карадагских фортов. Солдаты Рыдзевского периодически обстреливали Араб-Табию с севера, как вдруг от Лазарева пришел приказ атаковать его. Когда 160-й (Абхазский) полк пошел в атаку, уже приближался рассвет. Этот мощный форт на самом деле очень плохо оборонялся – его гарнизон очень устал и был удручен неудачными контратаками на Карадаг-Табию. Звуки боя, доносившиеся из города, и общая растерянность в конце концов сломили дух защитников, и они начали спускаться к Каре-Чаю. Когда в 5 часов утра показались первые лучи солнца, турки увидели, что с обоих фортов на горе Карадаг вниз по склону несутся русские солдаты.

В Канлы-Табии, за каменными стенами казарм, до 4 часов утра продолжали сопротивление 300 человек Давут-паши (вокруг которых лежало более 500 убитых). Наконец Булмеринг, сумевший с огромным трудом затащить на парапет пушку, убедил турок, что дальнейшее сопротивление приведет к тому, что все они будут разорваны на куски. Остатки гарнизона под радостные возгласы своих победителей сложили оружие.

Судьба Карса решилась в восточном секторе обороны. В южном секторе русское наступление не было столь успешным. Колонна под командованием Лорис-Меликова-младшего с небольшими потерями овладела Чим-Табией, но была вытеснена из Сювари, на этот раз с огромными жертвами. Атаку колонны Комарова на Тахмасп-Табию, начавшуюся одновременно с атакой Лорис-Меликова, тоже отбили. Впрочем, неудачи русских на южном участке не имели особого значения, поскольку здесь их атаки носили характер демонстрации силы против слабых фортов Сювари и Чим с целью отвлечь внимание турок от главной атаки на Канлы и Хафиз, которая была направлена в тыл этих мощных укреплений.

Гораздо важнее стали демонстрации в западной и северо-западной частях Карса. Здесь полковник Черемисов повел четыре батальона в атаку на Чакмакские высоты. Он расположил своих солдат и несколько полевых орудий напротив Инглиз-Табии (форта Вильям-Паши) и Мухлис (Тисдейл) – Табии, а потом, недовольный своей ролью пассивного наблюдателя, повел пять рот гренадер Несвижского полка на штурм форта Лаз-Тепе, который представлял собой всего лишь передовые укрепления, а вовсе не форт в полном смысле этого слова. Нарушив строгий приказ, полученный им перед боем, Черемисов попытался взять Лаз-Тепе, оборонявшийся двумя батальонами с 16 орудиями. Его люди в неудержимом порыве сумели взобраться на парапет, покрытый льдом, но были отброшены назад. Тем не менее они засели вблизи форта и непрерывно обстреливали его ружейным огнем. Эта демонстрация имела определенное значение, поскольку отвлекла внимание турецкого командующего, Хусейн Хами-паши.

Таким образом, утром 18 ноября русские овладели всем правым берегом Каре-Чая, самим Карсом и его цитаделью. Солдаты начали грабить город, но генерал Лазарев решительно пресек это безобразие. Во время штурма Хусейн Хами потерял не только инициативу, но и всякую возможность контролировать ход сражения. Его главной бедой стало отсутствие телеграфной связи между основными фортами, окружавшими Карс. Длительное сопротивление Канлы тоже оказалось весьма вредным, поскольку совместно с отпором, данным русской демонстрации в районе Тахмаспа, Сювари и Лаз-Тепе, оно породило у турецкого командования иллюзию, что штурм города провалился. До поздней ночи Хусейн Хами был уверен, что противник сумел овладеть лишь Хафиз-Табией. Истинное положение дел стало ему известно только в 2 часа ночи, и из своей штаб-квартиры в Вели-Паша-Табии он попытался организовать оборону левого берега Каре-Чая, однако ситуация уже сложилась так, что дальнейшее сопротивление сделалось совершенно бесполезным. Между Тахмаспом и Лаз-Тепе скопилось огромное число турецких пехотинцев, бежавших с правого берега. Постепенно люди стали перемещаться в направлении Эрзерумской дороги, где стоял охранявший ее весьма слабый русский отряд. Несколько офицеров сумели придать отступлению пехоты некоторый порядок, и турки двинулись в сторону селений Бозанли, Арватан и Самова. В то же самое время турецкая кавалерия поскакала на запад через Чакмак. Позже к ней присоединился Хусейн Хами со своим штабом.

Турецкое отступление застало русских врасплох, и гренадеры Ростовского полка, стоявшие в Бозанли, увидев огромную массу войск, приближавшуюся к ним, отступили. Русская пехота, шедшая на Арватан и Самову, отстала, и турок преследовали только драгуны князя Щербатова и казаки. Окруженная русской кавалерией, турецкая пехота поспешила сложить оружие. Только один отряд турецкой кавалерии сумел прорваться; он поскакал в сторону Ольты. Казаки гнались за ним 25 км и зарубили саблями около 100 человек. Спастись удалось лишь 30 или 40 кавалеристам, благодаря быстроте их коней; среди них оказался и Хусейн Хами-паша.

Турки потеряли на поле боя 2,5 тыс. человек; в Карсе насчитали 17 тыс. пленных, среди которых находились 5 пашей и 800 офицеров. Сюда входили все сотрудники администрации крепости и персонал госпиталей, где русские обнаружили еще 4 тыс. больных и раненых. Было захвачено 303 орудия, из них – 200 крепостных, вполне пригодных к дальнейшей службе. Потери русских войск не превышали 2 тыс. человек, но среди них было очень много офицеров. Во время штурма Карса 1877 г. погибло больше полевых офицеров, чем во время всех предыдущих атак. Русская армия в 1877 г., как и в 1835 г., оставалась офицерской армией.

Падением Карса завершилась кампания 1877 г. На Балканском фронте еще не была взята Плевна. Кавказская армия одержала больше побед, чем армии великого князя Николая на Дунае. На Кавказе остались непокоренными лишь две крепости: Эрзерум и Батум. Войскам Гурии безо всяких задержек отправили подкрепления; Комаров с усиленной группой вернулся в Ардаган, поскольку планировалось совместное наступление на Батум из Озургети и Ардагана. 40-я пехотная дивизия влилась в армию Геймана, стоявшего у стен Эрзерума.

Весь ноябрь Мухтар собирал в Эрзеруме подкрепления, которые прибывали из внутренних районов Анатолии, часто в количестве одного батальона. К началу декабря он имел 17–18 тыс. пехотинцев и несколько тысяч лазских и вооруженных мусульманских жителей Эрзерума. В середине декабря в городе начались болезни, и Мухтар, опасаясь лишиться тех солдат, которых он сумел собрать, и надеясь после известия о падении Плевны сохранить силы для дальнейшей обороны Анатолии, увел свои лучшие части (6–8 тыс. пехотинцев при 20 орудиях) в Байбурт. Это было разумное решение. Старый Измаил при поддержке Хасан-паши остался оборонять Эрзерум, гарнизон которого насчитывал 15 тыс. регулярных и нерегулярных бойцов.