聂凤智的九纵和袁也烈的渤海纵队在城东主攻永固门。此时，永固门外还有历城和千佛山两个据点没打下来。聂凤智个人认为：绕过这两个据点直接攻击外城，这两个据点的守军不敢出击，更不敢贸然开炮，因为开炮可能会误伤他们自己的部队。聂凤智还把上级要求他们“助攻”的命令，擅自改成了“主攻”。有干部说这样擅改命令不好，聂凤智说：“先攻进济南有什么不好?东面打好了，西面才能顺利!”
于是，九纵永固门的攻击一开始就显出了不惜一切的狠劲。聂凤智有一张王牌，就是在鲁南战役中缴获的4辆15吨重的美式轻型坦克，坦克上配备有火力强劲的35毫米平射炮，而王耀武守备济南的坦克全部是陈旧落后的日式坦克。坦克开路，这在共产党军队以往的作战中极其罕见。当九纵的坦克向国民党守军冲过去的时候，守军官兵个个目瞪口呆，他们不知道共产党军队有了坦克，而且还是美式的，于是大喊：“别误会!我们是保六旅的!”见坦克不理会他们，掉头就跑。在坦克的助战下，九纵肃清了永固门的外围，然后用坦克上的平射炮把城门轰开，七十三团突击队员蜂拥而入。永固门城门太窄，坦克无法进去，步兵就用各种办法把城门凿大了。
9月23日，济南外城已被全部攻占。
王耀武的守军退守内城，而许世友的攻城部队也已经精疲力尽。
五
9月23日上午9时，徐州“剿总”总司令刘峙和国民党军空军副司令王叔铭飞临济南上空，用无线电与王耀武通了话，要王坚守待援。
王耀武对他们的话已不感兴趣，只是表示自己准备孤军作战到底。随后，他让罗幸理在省府大楼内继续指挥作战，自己则转移到内城更核心的地带去。他的副参谋长等人已经在北极庙西侧的成仁寺地下室设立了一个简易指挥所。
此时，华东野战军攻城部队已伤亡过万。但野战军指挥部决定，不怕疲劳，不顾伤亡，即刻向内城发动攻击，迅速攻陷济南内城。
9月23日18时，许世友下达了攻击内城的命令。
一个小时的炮火准备之后，各纵队突击队开始强行架设浮桥，抵近济南内城城墙。
突击八连涉水过河，炸开铁丝网和城墙下的地堡后，正准备爆破城墙，国民党守军发射了燃烧弹。瞬间，突击队的电话线被炸断，人员和器材损失严重，攻击通道被重新封堵。九纵二十五师七十三团的一部从东南角一度登上城墙，但因后续部队没能跟上，登上城墙的官兵全部牺牲。
午夜时分，攻城各部队均未打开突破口，战场一时间沉寂下来。
