Свинцовым дождем из ружей и орудийными снарядами были встречены отряды штурмовиков. Целый день шла кровопролитная битва, но победа не была одержана. С рассветом второго дня штурм возобновился, но также безуспешно.
Лишь на третий день отважные саперы сумели взорвать крепостную стену. В образовавшуюся брешь прорвались конница и пехота. Разгорелись уличные бои. Дом за домом, улица за улицей приходилось очищать от озверевшей гвардии эмира. Наконец 2 сентября над крепостью взвилось красное знамя, возвестившее о полной победе.
В тот же день Фрунзе телеграфировал В. И. Ленину: «Крепость Старая Бухара взята сегодня штурмом соединенными усилиями красных бухарских и наших частей. Пал последний оплот бухарского мракобесия и черносотенства…»
За участие в организации операции и энергичное руководство переброской резервов, содействовавшие успешному исходу боевых операций под Бухарой, Куйбышев был награжден почетным оружием.
Вскоре после этого, 8 сентября, Куйбышева назначили полномочным представителем РСФСР в Бухарской Народной Советской Республике.
Теперь в Туркестане навсегда был установлен советский строй. Народы Средней Азии не только были освобождены от ненавистного гнета баев и мулл, от зверского разбоя басмачей, от порабощения англичанами-интервентами, но и впервые познали радость ленинской дружбы народов. И во всем этом большую роль сыграли Куйбышев и Фрунзе. Их усилиями в 1920 году были заложены основы среднеазиатских советских социалистических республик.
Валериан Владимирович пользовался широкой популярностью и любовью среди трудовых масс Туркестана. Мужество и мудрость Куйбышева, его забота о трудящихся Туркестана покоряли их сердца. По всем аулам и кишлакам распространялась народная молва о Прунзе-ака и Койбаши-ака: так называли дехкане Фрунзе и Куйбышева, своих спасителей и защитников от гнета баев, мулл и басмачей.
Народные певцы слагали вдохновенные песни о добрых посланцах великой партии Ленина. И часто можно было видеть, как, окружив певца на базаре или в чайхане, дехкане внимательно слушали его песню:
Мы были голодны, сиры и босы.
Земля была нашей постелью, небо — одеялом,