На стенах и внутри крепости сразу завязалась рукопашная схватка, но, не выдержав жестокого и беспощадного штыкового боя, кокандцы были вынуждены отступить, оставив победителям свои  пушки, которых как оказалось потом, было двадцать четыре орудия. Батальон майора Ренау быстро очистил фасы крепости и, не дожидаясь подхода главных сил, стал обстреливать отступающих к реке кокандцев. Бросая оружие и амуницию, враг стремительно отступал, оставляя  Мархам победителям.

Вместе с пехотой, в штурме крепости приняла участие и русская кавалерия, противником  которой вновь стали уже неоднократно потрепанные кокандские всадники. Скопившиеся на правом фланге русских войск, они попытались своей атакой сорвать штурм Мархама, но были быстро рассеяны русскими артиллеристами.

Заметив приближение врага, штабс-капитан Фролов смело выдвинул вперед несколько ракетных станков, огнем которых вызвал панику и замешательство в рядах нападавших. Воспользовавшись заминкой во вражеских рядах, ротмистр Крымов смело атаковал противника и обратил кокандцев в бегство.

Разгоряченный одержанной победой, Крымов устремился во фланг отступающего противника, желая полностью разгромить его. Оставив полусотню казаков для прикрытия артиллеристов, ротмистр быстро подошел к махрамским садам, перейдя широкий и глубокий овраг. В это время со стороны Сырдарьи показались толпы отступающих из крепости кокандцев с орудиями и значками.

Не раздумывая ни одного мгновения, Крымов приказал атаковать огромную толпу противника и первым врубился в средину кокандской пехоты. Этот смелый налет моментально вызвал сильнейшую панику в рядах солдат противника, которые, не оказав никакого сопротивления, обратились в беспорядочное бегство.

Казаки Крымова преследовали бегущих кокандцев на протяжении десяти верст, безжалостно рубя неприятельских воинов. От полного истребления кокандцев спасло появление нового большого отряда с пушками и ружьями. Крымов вовремя оценил изменение в положении дел и, дав по врагу несколько выстрелов, благоразумно отступил. У кокандцев было не менее семи тысяч человек, а люди и лошади у русских были сильно утомлены.

Как потом оказалось, в крепости располагались главные силы кокандского хана общей численностью свыше тридцати пяти тысяч человек под командованием главного визиря кокандского хана Абдурахмана Амина.  

Не менее громкий успех был и у подполковника Романовского, который с блеском одержал победу над бухарцами в Ура-Тюбе. Появление русских войск под стенами крепости было большой неожиданностью для противника. Только вчера они получили тайный приказ эмира напасть на слишком сильно зарвавшихся пришельцев, а русские уже стояли у стен крепости.