9月16日傍晚七时十分，巴西共和国军队一反常态得选择在夜间，对亚松森城发动进攻。
傍晚八时三十分，巴西共和国军队陆续加强一线进攻兵力，直接用于进攻亚松森城防工事的士兵数量，超过了2万人。
傍晚八时五十九分，亚松森城外最后一处高地防线失守，驻守高地防线的巴拉圭士兵除去70余人战死，剩下近500名士兵全部选择以向进攻部队投降的方式，结束战斗。
傍晚十时四十七分，利用夺取的高地和高地上部署的火炮，巴西共和国军队在炮兵配合下，向亚松森守军发动第三次大规模进攻。
炮火轰隆，弹药如雨，在巴西共和国军队的全力进攻下，经历数月战火摧残的亚松森城墙防线仿佛腐朽的老树般，摇摇欲坠。
傍晚十一时零二分，住宅城内的四人摄政委员会和讨逆联军一方爆发第一次大规模冲突，两方高层为了是否坚守亚松森的分歧，大打出手，甚至到了动枪的地步。
9月17日中午十一时，巴西共和军队集中重型武器，持续对亚松森城防阵线发动进攻，
下午三时，经历近一天激战，巴西共和国军队以伤亡3000余人的代价，将战线向前推进290米，炮兵前沿阵地突进至距离亚松森城墙700米范围内。
9月18日，战况持续朝向不利于亚松森守军的方向发展，巴西共和国军队以炮兵火力压制住巴拉圭士兵的反击，并且给亚松森守军一方造成持续性的沉重打击。
9月19日上午十时，巴西共和国军队突进至距离城防工事300米范围内，
中午十二时，在巴西炮兵的轰击下，亚松森城防工事出现数个宽度长达50米以上的缺口。下午一时，一部约600人的巴西军队跨过缺口，突进至亚松森城内。
亚松森城在洛佩斯父子两代的经营下，拥有完备的防御工事，因此，当巴西共和国军队攻入城内后，后退的巴拉圭军队迅速利用城内防御工事，组建新的防御阵地。
与此同时，抵达比亚里卡的汉国部队也向巴西军队发动进攻，以期击溃当面敌军，迅速向亚松森方面行进增援。
但是，面临尚可挽回的亚松森局势，为了保存有生力量，防止部队在与巴西共和国军队交战的过程中，遭受毁灭性打击，
时刻对讨逆联军一方抱有戒心的四人摄政委员会所属部队，在未通知友军的情况下，最先撤离了城内防线，并且利用夜色的掩护，挟持着小洛佩斯的儿子卡洛斯向着亚松森东部方向逃窜。
四人摄政委员会所部士兵擅自撤离，亚松森城内防线出现漏洞，而察觉到对面防御阵线兵力空虚的实际情况后，巴西军队迅速调整军事部署，沿着各个防御空虚的阵线向前推进。
午夜十一时，亚松森城内防线彻底崩溃，近万名得知友军撤离消息的巴拉圭士兵们，惊恐、愤恨之余，也沿着四人摄政委员会所部的撤离路径，向着亚松森东部，唯一一处未被巴西军队控制的方向逃窜。
失去了各级军官指挥，近万名巴拉圭士兵一窝蜂般涌向亚松森东部郊区方向，结果却是在巴西共和国军队的优势兵力部署下，落入了死亡的圈套。
午夜凌晨二时，同样是在亚松森东部森林谷地，狼狈不堪的巴拉圭溃兵遭遇巴西军队的预先伏击，和上次巴拉圭陆军第一师被伏击不同，失去了亚松森城内防御工事的保护，并且面临亚松森和森林谷地两个方向，优势敌军不断埋伏、追击的情况下，数月来一直处于交战状态、精神和身体都处于疲劳状态下的巴拉圭溃兵们，彻底丧失了斗争，坚持了不到两个小时，便迅速放下武器，选择以屈辱的方式，向巴西军队投降。
