林凤翔、李开芳等与黄再兴部太平军会合，加上新挟裹的流民，共有四万余人，洋枪六千支，重新编齐八大点检，浩浩荡荡进军庐州，近万捻军骑兵随行。
庐州为安徽巡抚蒋文庆所在。北出鲁豫，西连湖北，“握南北之枢，雄制中权”“给毅江淮，所谓四战之区，为兵家所必争。”庐州西接巢湖，为江淮都会，控扼皖北重要粮源，是安徽重要的粮食基地。
蒋文庆也探听到了发匪大部奔泸州而来，于是沐浴更衣，焚香铭誓，要“仰答圣恩。”他特地将逃将恒兴逮捕军前，斩首祭旗。
虽然如此，但蒋文庆心知肚明，清军在庐州的实际防务的比一年前太平军过定远时更为糟糕。为此，蒋文庆已经再三上表，就向军机处叫苦不迭说：江南岸上自东流，下至芜湖，濒江数百里可泊，即随处可以上岸。同时请求霍山的曼斯坦因集群“速来庐城援救”。
庐州城周长36里，城上垣垛“凡四干五百一七十有奇”，而兵勇仅两千余人，蒋文庆听说发逆大部到来，他立即部署了全城的防守事宜，下令凡能助守城者悉听登城，于是得万余人。
他分派员弃统带驻守各门。因水西门枕高阜，环城皆山，城墙俱低而城外坡陇独高，太平军可扎营其上，俯瞰城中。蒋文庆便亲自驻守，井将城墙加高加厚。布政使刘裕钞日则总理军务，夜则周历各城，严密巡查，又令“各家各店送饭上城头”。
蒋文庆还大言不惭地吹嘘：“此处城池坚固，有我蒋某在此，汝等不必恐惧。如同三年前的安庆，定叫发匪损兵折将。”为惊魂不定的清军官兵壮胆鼓气。
蒋文庆一边加强庐州城防务，一边又分别征调驻守六安、东关、淮北的兵勇援庐。
但是，曼施坦因已经跟在太平军的后面，逐次控制了桐城和六安，但迟迟不向庐州靠拢。
11月12日，林凤翔率领太平军击败沙河防守的兵勇，进围庐州。太平军以城外民房为营垒，乘夜配置火力，骚扰攻坚。城内忙乱一夜，“城头灯火枪炮，更鼓人声，至晓不断。次日晨，太平军日以继夜，分攻德胜、大东、小东及南北两门，又用云梯扒大西门月城。清军登城抗拒，太平军抵死不退，数十名将士英勇登上月城，与敌肉搏，终因人少力孤，未能突破。14日黎明，太平军乘大雾猛攻北门，并分攻小东门牵制，虽然重创清军，但仍未破城。
巧日，太平军以小队分攻六门牵制，而以大队猛攻德胜门，架云梯攀城。清军竭力顽抗，击退了攻势。
太平军攻势猛烈，蒋文庆大惊，赶紧向曼斯坦因和霍普纳告急：“围庐发匪，内有广贼高达数千。两位都统速速来援。”
广贼，是清军对太平军中“广西老兄弟”的称呼，常年交手之下，清军也知道这些“广贼”才是太平军战力的中坚。
但普鲁士顾问虽然在清国呆了一段时间，却不熟悉这些非正式的用法，霍普纳看见“广贼高达数千”几个字，便依葫芦画瓢，描述自己当面扬州的形势：“我部正面发匪高达数万。实在没有多余兵力援芦”
胜保等人，有心看洋人的笑话，也不纠正，就这样将行文发给了军机处，龙德斯泰德、蒋文庆以及曼斯坦因。
蒋文庆求救，太平军的攻势可没有停歇，16日，攻扑敌小东门炮台，并携带云梯爬城。守城广勇施放火炮，封锁进攻线，挫败太以截太平军。然后在夜间遣肥勇200余名，由月城南穴地而出，偷袭太平军隧道得逞，土营将士遭到伤亡。
11月17日，安徽绿营的援兵约2000名兵勇由东关驰援，抵庐州拱辰门外。18日，林凤翔分兵打援，出动小队由东面迁回至敌后，前后夹击，敌军马队先溃，兵勇随即各自逃亡。太平军阵斩清兵都司，毙敌数百。清兵遁回店埠。
蒋文庆见救兵不到，赶紧发出了第二封求援信。
曼斯坦因集群的骑兵，在庐州的西南面拉出骑兵幕，允许太平军和其他农民军的力量向庐州靠拢，却不许他们离开，神机军要把淮南的反叛力量聚而歼之。
可是对蒋文庆的求救，却不能置之不理。如果见死不救，对绿营清军的士气打击太大了，也会造成神机军与其他各部的隔阂。曼斯坦因命令齐图带领龙骑虎枪营向着庐州机动，以为牵制，必要时突入庐州，协助守城。
齐图满口答应，带领三千骑兵浩浩荡荡，直扑肥西。
泸州也得知虎枪营正在到来，士气大振，对太平军的抵抗更坚决。与此同时，淮南更多的流民，捻子和其他各路豪杰，都在向庐州靠拢。
26日夜间，太平军土营将士乘夜潜出，越过城壕，逼近城根，赶扎营垒，以为开挖地道之计。蒋文庆再次侦悉，即督兵勇在水西门月城穴墙而出，偷袭太平军新营。而以庐江勇带同本地练勇从紫金埂缝城而下，牵制大西门太平军。太平军未能预防，水西门外新营为敌所毁。蒋文庆复令六安勇乘夜自德胜门缝城而下，傍城扎营，图攻太平军营垒。28日，太平军出动数千捻子猛攻近城清营，遭到三路夹击，未获战果。同时，大西门太平军赶挖隧道成功，立即点发地雷，轰倒月城1丈6尺。太平军蜂拥而上，清军拚力堵御，赶用沙袋石块修筑缺口，高与城齐。太平军未得攻破月城。夜间，太平军再次在水西门外潜过壕沟，扎营2座。
29日，清军又缒城而出，攻扑新营，但被太平军奋力击退。是夜，水西门外太平军以猛烈火力掩护，土营将士在营内抢挖地道。蒋文庆令兵勇从城内对掘，先后袭破两洞。土营施工又遇曲折。
蒋文庆派出敢死之士，趁乱前往肥西探听情况。
云梯登城不能奏效，林凤翔转取穴地攻城战术。12月1日，太平军潜往大东门外护城河桥北，在水面搭造浮桥，派土营将士潜近城根，开挖隧道，深广数丈。蒋文庆侦知，督伤兵勇在桥东扎营，40里之吴山庙，次口进抵水西门外高桥:太平军面临攻坚拒援的两面作战态势，困难较前更大。
林凤翔坚持内困城敌、外拒援敌的战略，抓紧构筑围城防御圈，在庐州城外遍筑木城土垒，以阻敌援。12月2日，太平军击退定远援兵等与蒋文庆的内外夹攻。
12月4日，从齐图处派来的信使射箭入城，箭上带有一封书信：“我部于肥西遭遇高达万余，奋力血战未能突破，已转请北面银枪效节军援芦。”
“也不知什么高达万余，”蒋文庆心想，“如果是万余乱民，如何挡得住神机军？如果是广贼，那在我城下的又是谁？”但他不能对下属说破，于是强作欢颜：“安庆大捷的银枪效节军即将援芦，破贼指日可待。”
但是城外援军无法接近庐州城，蒋文庆仍旧万分焦急，咨会曼斯坦因，札伤苗人凤、齐图等，希望他们“步步为营，渐逼城下”，以图迅解重围。
1846年12月17日，一骑快马直冲城下。蒋文庆认得是自己派出去求援的人，赶快放下吊框，将人接上来。
“银枪效节军走到哪了？龙骑虎枪营又走到哪了？”
“抚台，苗协统正待统军来援，突然报称，高达数千突袭蚌埠。苗协统说，神机军的军资通过淮河转运，都囤积在蚌埠，断断不能有失，所以先守蚌埠，再来庐州。”
蒋文庆听到这话，大叫一声：“高达数千，到底是什么东西！”于是给后世有良心的历史学家们留下了一个不解之谜。
他面临末路，最后垂死挣扎，乞灵城陛，调遣冥冥之中的“精兵良将之神，助我战守”。
林凤翔乘敌援恐俱不前之机，督率太平军加紧攻城。太平军声东击西，以四五百人大张声势攻敌小东门，而暗中在水西门穴地炸城，轰裂水西门月城以北城垛8丈有奇，“黑烟喷涌，昏不见人”。清军急往抢修，太平军蜂拥而人，双方展开肉搏。
太平军来势凶猛，城垣“安危在呼吸之间”，蒋文庆率援兵赶到，下令“下城者斩”。拚力抵御。
这时，太平军突然投入美械点检，排枪大作。
北门守军徐淮壮勇早与太平军联络，以作内应，首先放弃抵抗，纷纷逃窜。城内乡勇继之哗溃，人人心惊胆落，哭的哭，喊的喊，跑的跑，走头无路。一股乡勇将城上灯一齐息灭，各人皆翻城下去，百姓亦即跟下，城头秩序一乱。太平军攻克庐州，蒋文庆自划未遂，大叫：“高达误我！”投水关桥古塘而死。布政使以下官吏投降太平军。坚城得手，顽敌歼除，皖北太平军夺取了庐州攻坚战役的重大胜利。