城中大火熊熊，刘志学几次派人试图进入城中，但是皆被逼出。他只能下令暂缓入城，而此时即便在城外也感受到热浪扑脸，整个寿州城池仿佛都在燃烧，上空火红一片，浓烟在空中激荡盘旋，犹如一条火龙在空中飞舞，升起落下火星四处迸溅，甚至落到了城外。
刘志学意识到城中之火已经无法扑灭，且很可能还会殃及自身，而己方阵地上摆满了火药，士兵身上也皆携带着弹药，一旦遇火就会燃烧爆炸，无法控制，于是下令后撤三里待命，只遣哨探绕城查看情况。午后大火依然没有熄灭的迹象，反而有愈燃愈烈之时。
傍晚时分，哨探回报城中有人跳城逃出，被我军俘获。刘志学急忙令人将逃人带到帐前亲自讯问，只见被被带来的十数人皆是衣衫褴褛，头发、眉毛皆被烧焦，看不清本来的面目。且这些人皆神情呆滞，眼神中带着惊恐，话都说不清楚。
刘志学令人送上食水，又安抚了一番才再次询问。如此才知，战斗开始后城中守军在炮火的轰击下伤亡惨重，士气极为低落几近崩溃，全赖守将以死相胁和开出重赏才没有立时崩溃。而助战的丁壮们同样死伤不少，不断有人趁乱逃走，起初还有兵丁拦截追捕，后来已是无人顾及。
待后来火箭炮轰城之时，四处飞落的火箭弹引发了火情，起初官府还组织人灭火，可随着起火点的增多根本扑救不及，火势渐渐失控。而火箭弹的轰击也让城中大乱，人们四处躲避，扑火也陷入停滞，于是乎火势蔓延，已经无法扑灭。至后来城中已如同一座火炉，人们纷纷逃到水塘边躲避，却被拥挤入水淹死者甚众。
避无可避之人便涌向城门，试图逃到城外躲避，但是为了防止攻城，四处城门皆已经被封堵，一时无法打开，又遭到守军拦阻，许多人被射杀不少。而急于逃命的人哪里还顾得上，纷纷向前拥去，竟然将守城的兵将冲垮，但数不清的人被踩踏而死，人们依然前赴后继攀爬而上，以致尸体堆积如山，几以城门齐高，竟然将路都堵死了。
而后人们又冲上了城垣，人们受不了火浪的炙烤，纷纷跳城逃生，可城池高大，跳下去的人皆被摔死。而他们这些人寻了绳索缒城而下，才得以逃出城外。留在城中的家人他们估计凶多吉少，不是被炸死，就是被烧死、摔死、淹死，或是死在逃跑的路上了。
刘志学等众人听罢皆是默然，他们也没有料到会是这个结果，一场大火竟然让固若金汤的寿州城化作了一片火海，不战而下，但是民众的惨重伤亡又让他们高兴不起来。而此时又有回报，称城中有人自东门出城，他想想下令让开东城门，对出城的百姓勿要拦阻，任他们自去逃命。
城中大火直至次日清晨才渐渐减小，又燃烧了一天一夜才渐渐熄灭。刘志学才遣兵入城，但此时的寿州城宛如一座死城，四处散发着焦臭的气味，犹如下了场黑雪般覆盖着一层厚厚的黑灰，到处都是坍塌的建筑物，草木皆化为灰，烧焦的尸体随处可见，死里逃生的人也皆是一脸茫然。
刘志学令伤者与以医治，死者运出成为安葬，尽力安抚百姓，并搜捕城中官员和守军。两日后经过粗略统计，城中近十万军民，死于此战的约有六万之多，大部分烟熏火烤而死；城中的房屋损毁十之七八，衙门仓廪皆被焚毁，财产损失无法统计；城中的守敌经点验也不足千人，根本生不起再战之心，如行尸走肉般的乖乖就降……