В ночь на 19 октября германское командование предприняло еще одну внезапную атаку, пытаясь пробиться к юго-восточной окраине Белграда. Отдельным группам немцев удалось просочиться в район огневых позиций 212-го гаубичного артиллерийского полка, но здесь они были полностью уничтожены. Утром, после трехчасового артиллерийского обстрела и непрерывных ударов советской штурмовой авиации, противник начал сдаваться в плен. К исходу дня основная масса окруженных юго-восточнее Белграда немецких войск была ликвидирована. Таким образом, 18 и 19 октября юго-восточнее Белграда был завершен разгром группировки противника, насчитывавшей в своем составе с момента ее окружения до 30 тыс. человек.

Группа противника, которой удалось прорваться из окружения южнее горы Авала, предпринимала отчаянные попытки выйти к реке Сава и переправиться на левый берег. Но ее неотступно преследовали части 12-го ударного корпуса югославской армии. 20 октября она была отброшена от переправ на реке Сава, куда ей удалось пробиться, далеко на юг — к селу Конделево. В районе этого села группа войск противника, потерявшая во время прорыва около 1 тыс. человек убитыми и пленными, получив помощь от гарнизона города Шабац, прорвалась в город. Всего в Шабац вошло с боем около 12 тыс. немецких солдат и офицеров.

Одновременно ни на минуту не прекращались боевые действия и в самом городе. Наступая в течение 17 и 18 октября в направлении Калемегдана, 8-я Черногорская бригада 1-й Пролетарской дивизии вместе с частями Красной армии подошла к зданию гостиницы и делового центра «Албания», а 1-я Пролетарская бригада овладела зданием Народного театра и Домом ратников. Усиленная советскими танками 3-я Пролетарская бригада, развивая наступление к Дунаю, совместно с частями 236-й стрелковой дивизии ликвидировала очаг сопротивления противника в здании Первой мужской гимназии и, отразив несколько контратак немцев, овладела электростанцией на берегу реки.

Несмотря на возраставшие потери, немцы боролись за каждую улицу, за каждое здание, но атаки югославских и советских частей усиливались. Ожесточенные бои продолжались в районах Главного вокзала, группы зданий министерств, на Неманиной улице и в Чукарице, где немцы все еще упорно оборонялись. В этой части города совместно наступали бригады 6-й Пролетарской, 16-й и 28-й ударных дивизий югославской армии, 4-й гвардейский мехкорпус, 73-я гвардейская и 236-я стрелковые дивизии Красной армии. Особенно ожесточенные бои велись за группу зданий министерств. Бойцам 6-й Пролетарской и 28-й ударной дивизий с боем приходилось занимать каждый этаж. И только 18 октября в результате атак, длившихся несколько дней, им удалось сломить сопротивление противника в этих зданиях, за исключением здания министерства путей сообщения, где он все еще держался.

В районе Чукарицы немецкие войска продолжали обороняться у сахарного завода, церкви, школы и железнодорожного туннеля, упорно удерживая эти последние укрепленные пункты. В течение ночи на 17 октября части 28-й ударной дивизии сломили немецкую оборону в районе школы и овладели ею, а 1-я бригада 6-й Пролетарской дивизии ликвидировала их сопротивление в нескольких укрепленных зданиях возле церкви и сахарного завода. Однако утром немцы, получив подкрепление с левого берега Савы, перешли в контратаку с целью прорваться к высоте Баново-Брдо и далее к Раковице и таким образом облегчить положение своих сил, пытавшихся по Смедеревскому шоссе продвинуться к Белграду. Первой атакой им удалось снова овладеть школой, но здесь их продвижение было остановлено. К исходу 18 октября в результате ожесточенных пятидневных уличных боев противник, находившийся в городе, был прижат к реке Сава и очутился в узкой полосе на ее правом берегу, ограниченной линией Калемегдан, Теразие, Главный вокзал, станция Чукарица, ширина которой местами составляла лишь несколько сот метров. Эту часть города с многочисленными кривыми улицами и густо расположенными зданиями немцы продолжали упорно оборонять, прикрывая подходы к Савскому мосту, по которому они в то время уже переправлялись на левый берег Савы.

На следующий день наступление советских и югославских войск в Белграде продолжалось с неослабевающей силой. Противник был атакован на всех участках одновременно. В этот день в Чукарице была отражена последняя контратака немцев, которые снова пытались пробиться к Раковице и оказать помощь своим войскам, окруженным в районе горы Авала. Части 17-й Славонской бригады 28-й дивизии югославской армии во взаимодействии с ротой советских бойцов овладели сахарным заводом. Теперь в руках противника остались только районы школы и церкви. В центре Белграда части 1-й и 6-й Пролетарских дивизий Народно-освободительной армии Югославии, 36-й гвардейской танковой бригады и 236-й стрелковой дивизии Красной армии с боем занимали дом за домом. Особенно кровопролитные бои велись за сильно укрепленное здание министерства путей сообщения, Главный вокзал, гостиницу «Москва», здание «Албания», городское управление, мастерскую военного обмундирования и другие. К вечеру в большей части этих пунктов немцы были разгромлены. К исходу 19 октября противник удерживал в своих руках только Калемегдан, здание «Албания», площадь Теразие, небольшой район у Савского моста и Чукарицу, Потом он начал оставлять и эти последние опорные пункты, спешно переправляя свои войска на левый берег Савы.

В ночь на 20 октября было занято здание «Албания» — самое высокое в то время в Белграде. Части 1-й Пролетарской дивизии югославской армии и 4-го гвардейского механизированного корпуса завязали бои за крепость Калемегдан. Правофланговый батальон 3-й Пролетарской бригады под командованием Джурана Ковачевича, продвинувшись по берегу Дуная, вышел к устью Савы и неожиданно появился в тылу у немцев, все еще находившихся в крепости. Утром после артиллерийской подготовки, в которой участвовали и корабли Дунайской военной флотилии, совместными усилиями войск Красной армии и Народно-освободительной армии Югославии была атакована и взята последняя немецкая цитадель в Белграде — старинная крепость Калемегдан.

Видя бесполезность дальнейшего сопротивления, противник начал отходить за реку Сава по мосту, на лодках и вплавь. Неоднократные попытки частей 4-го гвардейского мехкорпуса захватить мост успеха не имели. Тогда над Белградом и над мостом появились штурмовики 9-го авиационного корпуса, прикрываемые истребителями. Повиснув над мостом и аэродромом Земун, они подавили зенитную и полевую артиллерию противника и прижали к земле его пехоту. Благодаря этому колонна танков и мотопехоты 13-й гвардейской механизированной бригады и подразделений 814-го и 211-го стрелковых полков на полном ходу ворвалась на мост, проскочила его и вскоре завязала бой на подступах к городу Земун. Вслед за советскими войсками через Савский мост перешли 13-я Пролетарская бригада 1-й Пролетарской дивизии и части 6-й Пролетарской дивизии югославской армии.

Для оставшихся в Белграде и не желавших сдаться частей противника сложилась чрезвычайно опасная обстановка. Они, по существу, были обречены. Германское командование предприняло отчаянную попытку снова овладеть мостом. Контратакой со стороны Земуна противник хотел сбросить в реку Сава прорвавшиеся советские части и вновь овладеть мостом. Бой был коротким, но исключительно ожесточенным. Противник понес большие потери и прекратил контратаку.