決戰開始
宋軍開決汾水，將汾水引入新修的圍城堤壩中，很快，城外變成一片汪洋。趙匡胤駕臨太原城東南，下令把強弩架設在小舟上，然后靠近城墻射擊。這應該是冷兵器時代的驅逐艦了。
然而趙匡胤應該不會知道一條水戰基本原則，那就是水面艦艇應該竭盡所能地避免與岸上的要塞交火。一直到近代，如果攻守雙方在裝備上不存在代差的話，艦隊在要塞面前處于絕對的劣勢
首先，受船體結構和吃水線等客觀條件的限制，艦載巨弩或火炮的口徑存在天花板，而陸地上的碉堡要塞卻無此限制，也就是說在純傷害輸出的數據上，艦船明顯吃虧；
其次，同樣基于上述原因，要塞擁有著上不封頂的防御體系，相比之下，艦船的護甲簡直薄如紙殼；
第三，地面上的要塞可以隨時補充人員、彈藥等資源，維修起來也更加方便，幾乎是無限續航，相比之下，艦船則是一次性玩具。
果然，在守軍的頑強抵抗之下，宋軍損失極為慘重。內外馬步軍都軍頭王廷義被箭矢爆頭，當場犧牲；殿前都指揮使石漢卿中箭落水犧牲。
閏5月，南城被水沖開一道缺口，洪水從外城奔騰涌入內城，城中驚擾。守軍搶險救災，打算修筑防水墻。宋軍弓弩手予以火力壓制，防水墻工程遲遲不能完工。忽然間，有大量干草和木頭從城里漂來，完全免疫宋軍的遠程輸出，于是北漢將士利用這些柴薪淤塞住缺口，將洪水重新擋在城外。
緊接著，北漢守軍從西門涌出，意在破壞宋軍的攻城器械，雙方隨即爆發激烈交火，北漢軍損失慘重，超過一萬人被殺，只得退回城內休整。
當天晚上，忽然有人向宋軍營寨喊話，“我主投降啦”
太原被圍困數月，又新遭水淹，幾番突圍均遭失敗，損失慘重，在這種情況下，北漢劉繼元的投降似乎在情理之中。趙匡胤對此深信不疑，立即下令儀仗隊列隊，開門迎降。
“慢”
趙匡胤的親信八作使趙璲急忙攔截，說道“受降如受敵，須以臨戰姿態處之。何況，哪兒有半夜三更忽然投降的”
平兩湖時，趙璲就奉命前往潭州與張文表接觸。此人沉穩老練，遇事冷靜，是不可多得的智囊。趙璲的一句話立刻點醒了趙匡胤，于是緊閉寨門，全員進入戰斗狀態，派偵查員前往偵查，偵查員很快傳回情報太原詐降
趙匡胤抹一把額頭的冷汗，恐懼之后往往會產生憤怒的情緒，趙匡胤下令加大攻勢，用輕舟載柴薪，集中焚燒太原南門。
太原守軍的頑強抵抗，宋軍禁軍將領李懷忠被流箭擊中，身負重傷，幾乎就要犧牲，被抬下來后，趙匡胤趕來關切。李懷忠掙扎著，向趙匡胤說道“敵勢已困，現在才是關鍵時刻，我們只要挑選一批敢死隊，那就直接一波了。”