Немецкая пехота из 45 дивизии вермахта на лодках переправляется через реку и начинает штурм Цитадели. В казармах 132 батальона конвойных войск НКВД немецкий диверсант в форме майора РККА пытается дать командиру обороняющихся саботирующее указание уйти с занятых позиций в кольцевой казарме. Однако лже-командира разоблачают и уничтожают. На шее убитого диверсанта найден типовой жетон немецкого военнослужащего.

Пограничники Кижеватова бросаются в штыковую атаку на пехоту противника. У многих советских бойцов нет оружия, они добывают его в бою. Несущие потери немцы отступают в клуб, где находятся Соня с Колей. Коля избит и сброшен с балкона клуба.

На мост у Холмских ворот, который охраняют бойцы под руководством Фомина, гитлеровцы выводят заложников (пленных, больных из госпиталя, врачей и медсестер) с требованием сдаваться в плен. Комиссар даёт указание держать противника на прицеле на уровне груди и выходит на мост, где даёт заложникам команду «Ложись!», в результате чего немцы, лишённые прикрытия гражданскими, остаются открытыми для огня и уничтожаются.

Посылается разведка, задача которой собрать информацию о местонахождении советских войск и путях отступления во главе с политруком Самвелом Матевосяном. Выясняется, что выход в город через Северные ворота блокирован врагом.

Саша прибегает в дом комсостава и обнаруживает детей своих соседей Почерниковых мёртвыми, погребёнными под завалами разрушенной взрывом комнаты. В соседней комнате раненый политрук Почерников отстреливается от нацистов из пистолета, к нему присоединяется жена Шура с трофейным люгером. Почерников приказывает Саше уходить, сам же, не желая сдаваться в плен, стреляется, перед этим убив свою жену.

Коля, очнувшись, видит, как немецкие солдаты издеваются над Соней. Однако он, безоружный, не решается заступиться, бежит из клуба и прячется в воронке в земле.

Начинаются проблемы с водой: её не хватает. Выдолбленная в полу скважина даёт только воду, смешанную с бензином. Подходы к реке Мухавец и каналам вокруг крепости простреливаются немецкими пулеметами и днём, и ночью.

Ефим Фомин, капитан Иван Зубачёв формируют штаб сводной группы и разрабатывают «Приказ N1». Решено объединить оставшиеся силы воинских частей в сводную группу для дальнейшей борьбы с противником. ЕЕ возглавляют полковой комиссар Фомин (84 стрелковый полк), капитан Зубачев (44 стрелковый полк), лейтенант Виноградов (455 стрелковый полк).

Защитники цитадели готовят ночной прорыв. Несколько бойцов отправились сообщить об этом другим группам, однако один из бойцов смертельно ранен, исполнение приказа берет на себя Сашка, который доходит до группы майора Гаврилова. Прорыв не удается: все выходы из крепости освещены прожекторами, и немецкие пулемётчики расстреливают красноармейцев. Оставшиеся в живых отступают назад в крепость.

Немцы предлагают сдаться. Понимая, что Крепость обречена, Кижеватов уговаривает свою жену увести людей за собой. Женщины и дети уходят в плен, среди них дочь Кижеватова Аня и Саша.

Найденного в воронке Колю немцы заставляют снимать звёздочки с пилоток мёртвых бойцов. Тот подчиняется, но увидев среди убитых Соню, кладёт в каску к звёздочкам найденную немецкую гранату M-39 и подрывает себя вместе с немецким обер-фельдфебелем.

После неудачи штурма на крепость была сброшена двухтонная бомба, после чего немецкие войска зачищают крепость из огнеметов, но оставшиеся в живых продолжают сопротивление. Майор Гаврилов прощается со своими солдатами, призывая их идти на прорыв небольшими группами. Рассказчик говорит, что после войны он будет подвергнут репрессии из-за пребывания в плену (что не соответствует исторической действительности), однако в 1957 году реабилитирован и удостоен звания Героя Советского Союза. Остатки группы Фомина и Зубачёва взяты в плен. Комиссар Ефим Моисевич Фомин был расстрелян у Холмских ворот, в 1957 году был награжден орденом Ленина посмертно.