拿下牛渚仓城，向南可以夺取宛陵县乃至整个丹阳郡，向东可以突破中路封锁线，杀进吴郡。
四更时分，吕范也进入了牛渚仓城，他当即下令在城头向牛渚大营发射火鹞子。
只片刻，第一轮三百只大型火鹞子腾空而起，像无数只火凤凰在空中飞舞，向军营飞去。
“当！当！当！当！”
军营内警钟声大作，现在已进入战时状态，士兵们都穿甲而睡，甚至连鞋都没有脱，急促的警报声将他们从睡梦中惊醒，士兵们纷纷奔出大帐，只见头顶上出现了无数燃烧的火鸟，一头栽进大营，一座座大帐被点燃了。
朱桓大喊：“立刻撤出大营！撤出大营！”
其实不需要下令，数万士兵眼看大营被烈火渐渐吞没，都争先恐后向大营外逃去.......
此时，长江上，数千艘战船已经抵达牛渚，他们也在等候岸上的消息。
忽然眺望兵在桅杆上大喊：“岸上起火了！”
周瑜大喜，立刻喝令道：“擂鼓，攻打牛渚！”
“咚！咚！咚！”
惊天动地的战鼓声在江面上敲响，数千艘战船逼近了牛渚峡湾，但战船并没有进去，他们只是在造势，和岸上大军配合，逼迫守军撤退。
当然，进攻还是需要的，当一艘试验大船驶入峡湾后，周瑜发现了对方并没有那么强势的燃烧弹防御，只是稀稀疏疏投出数十颗燃烧弹。
他当机立断，喝令道：“前军突击上岸！”
大将周泰当即率领三十艘大型艨艟战船向峡湾内杀去，每艘战船上有两百水军士兵，他们顶着两岸投石机打击，赤亮的火光不断划过天空，船队在黑暗中顶着暴风骤雨般的箭矢向岸边靠拢。
这时，太史慈亲自率领两万大军向牛渚驻军发动了进攻，牛渚驻军刚刚经历了大营被烧毁，普遍士气低落，在西楚军的强大进攻之下，驻军抵挡不住，不断撤退。
朱桓面对西楚大军水陆进攻，他终于下达了全军撤退的命令，这就是他的分寸，既奋勇抵抗了，又在关键时刻激流勇退。
事实上，朱桓暗中给周瑜的水军创造了机会，他借口抵御陆上进攻，将操纵投石机的大部分士兵都调来防御陆地西楚军的进攻，这便给西楚水军登陆创造了机会。
天还没有亮，朱恒率领剩下的一万余军队迅速撤退了，水军登陆后，切断了西面一万五千守军的撤退之路，在太史慈军队和周瑜军队的夹击之下，西面一万五千军全面溃败，士兵们走投无路，最后只得纷纷投降。
这一场毫无章法的防守之战，防守曹军根本没有组织起一场像样的防御战便彻底溃败，这里面固然有朱桓的暗中放水，但主要还是西楚军水陆夹击，尤其是陆路进攻，相当于直接攻打守军的后背，狠狠击中了牛渚防水不防陆的软肋，这才是牛渚守军惨败的原因。
西楚军拿下了牛渚，他们并不急于进攻，而是先在江南站稳脚跟，等待机会。