Впоследствии неоднократно обращали внимание на одно любопытное обстоятельство: если бы штурм был назначен днем позже, то он, пожалуй, вовсе не состоялся бы, потому что вечером 11 декабря спустился густой туман, земля сделалась скользкой и взобраться на вал стало почти невозможно; этот туман держался очень долгое время.
В ночь перед штурмом никто не спал. Начальникам было предписано оставаться при своих частях, запрещено было выводить батальоны до сигнальной ракеты, «чтобы людей не утруждать медлением к приобретению славы».
Суворов лично обошел фронт, вспоминая историю каждого полка, совместные битвы в Польше и Турции, запросто здороваясь с ветеранами и ободряя молодых. Потом он вернулся в свою палатку и прилег. Он был необычно сосредоточен, весь как-то ушел в себя. Полученное им письмо от австрийского императора осталось нераспечатанным; он прочел его только на следующий день.
В три часа ночи взвилась первая ракета: войска выступили к назначенным им местам. В половине шестого утра колонны двинулись на приступ.
Турки узнали от перебежчиков о дне штурма и были наготове. «Крепость казалась настоящим вулканом, извергавшим пламя, — описывает в своих мемуарах Ланжерон. — Мужественно, в стройном порядке, решительно наступали колонны, живо подходили ко рву, бросали в него свои фашины, по две в ряд, спускались в ров и спешили к валу; у подошвы его ставили лестницы, лезли на вал и, опираясь на штыки, всходили на верх. Между тем стрелки оставались внизу и отсюда поражали защитников вала, узнавая их по огню их выстрелов».
Осажденные дрались отчаянно. Они не ждали пощады — и не давали ее. На крепостном валу сражалось, наряду с мужчинами, много женщин, вооруженных кинжалами и ятаганами. Турки производили многочисленные вылазки, тесня и опрокидывая русские батальоны. Бойцы смешались в предрассветной мгле. Крики «ура» и «алла» беспрестанно сменялись, указывая, на чью сторону клонится победа. Мекноб, Безбородко, Львов, Рибопьер, Марков были ранены. Особенно плохо пришлось казакам: турки перерубали саблями их пики и убивали целыми сотнями.
Впервые в жизни Суворов не был в гуще боя. Он расположился на кургане, зорко следя за перипетиями сражения и беспрестанно посылая ординарцев с распоряжениями. Резервов у него почти не было, но предназначенный для этой цели двухтысячный отряд казаков он использовал с максимальным результатом, неоднократно выручая попадавшие в тяжелое положение части.
В 8 часов утра крепостная ограда была взята. Битва перекинулась в город. Каждую улицу приходилось завоевывать, каждый дом представлял собой стойко защищаемую крепость. Турецкое командование допустило ряд серьезных ошибок: оно не использовало для вылазок своей кавалерии, пассивно сопротивлялось высадке русского десанта, отбитие атак велось без плана и в беспорядке. К 11 часам исход сражения определился. Русские войска со всех сторон концентрически надвигались на центр города, сжимая турок в железное кольцо.
Татарский хан Каплан-Гирей, победитель австрийцев под Журжей, предпринял отчаянную попытку вырвать Измаил из рук русских. Во главе трехтысячного отряда он напал на черноморских казаков, порубил их и прорвался в глубь русских полков. Подоспевшие егеря и гренадеры заткнули прорыв; отряд Гирея был окружен и уничтожен.
Близилась развязка. Турок выбивали из горевших домов, из «ханов» (больших каменных строений, служивших гостиницами). В одном из таких «ханов» погиб комендант крепости, Айдос-Мехмет. Общий хаос увеличивался оттого, что из конюшен вырвались несколько тысяч лошадей и в бешенстве носились по улицам.