吴懿不出兵是完全正确的，张辽最初的想法就是围点打援，现在看来，点可以围，但援却是打不到了。洪胜在准备巴蜀之战的时候曾经说过，对于严颜、冷苞、张任三人，要尽量招降！可见洪胜对这三人的重视，冷苞已经归顺，现在面临的是严颜。至于张任，贵为蜀国大将军，不到最后是没有机会招降的。
张辽在想方设法劝降严颜的时候，刘璋麾下谋臣孟达也在暗中招降红军中的将领，红军攻打巴蜀已经损失不小，现在又停滞不前，这巴蜀之战胜负尚未可知，红军的士气有些低落，有的将领也出现了立场动摇的情况，这才让费袆的计策有实施的可能。在这种情况下，北部战线都陷入了停战状态，只是日夜对峙，两军都不出战。
贺齐和张绣两军兵临南充城下的时候，庞义和杨怀也在城中部署完毕，在张绣下令攻击的同时，南充城中近千投石机和守城弩也开始工作，漫天飞舞的石块、箭矢和炮弹在两军之间穿梭着，不时地有人倒下，南充城墙高大厚实，红军的枪炮只能在城墙上留下浅显的痕迹，并不能撼动城墙分毫，城楼也是条石组成，红军的步兵炮击中后毫无作用。
虽然城头守军死伤累累，但城中兵力充足，很快就有人补上，试图登城的红军连续几次攻击都被击退，城下的尸体逐渐增多。张绣看到初战不利，只得下令全军暂停攻击，后撤十里。庞义见红军退去，连忙下令停止攻击，他得节省石头和箭矢，后方就是京城成都，不肯能有更多的支援了。庞义只盼着坚守南充耗到红军自行退却的时候。
张绣召集贺齐、张翼、吕旷、孙劭等将领研究对策，从当天的作战情况来看，城中储备的作战物资和器械应该十分充足，而且兵力仍有八万之众。日前红军也遭受了不小的损失，兵力是远远不及南充守军，而此处又没有重炮，如何攻城？
贺齐道：“天下城池之坚，长安城可算首屈一指，当年攻长安时，陛下用的是爆破作业，我们何不也用此招？”众人都点头同意贺齐的说法。
随后张绣下令全军集中火力攻击，吸引守军的注意力，爆破队在炮火的掩护下携带炸药迅速向城门靠近。
南门的杨怀看到红军的动向后顿觉不妙，在红军如此凶猛的火力掩护下，这些人跑到城门前必有什么诡计，于是令城门伏击的守军向城下浇滚翻的热水，红军爆破队顿时遭受了严重损失，在大批量的热水浇灌下，堆积在城门外的炸药迅速流失。
红军连续数次堆积炸药都宣告失败，张绣令大军撤回后，连夜研究安放炸药的事宜。吕旷道：“既然在地面上很难成功，我们可以把炸药埋在城门下面的地里，爆炸效果不会受太大影响。”
根据吕旷的建议，张绣决定采取坑道作业的方法，从远处红军大营挖起，一直挖到城门下面，随后堆积炸药，轰炸城门。为了掩人耳目，张绣每日派出不少部队向南充城开炮，庞义和杨怀以为红军炸毁城门的计策遭到失败后只会选择强攻，根本不会留意地下的动静。
初期挖掘时距离南充城较远，所以毫无顾忌，进度飞快，越接近城门越容易被守军发觉，速度明显慢了下来。庞义看到红军每日里只是开炮，并不进攻。心下起疑，于是与杨怀商量道：“红军每日只派少量部队向城中开炮却不进攻，你不觉得可疑吗？”
杨怀道：“听闻红军有专门的攻城炮，这些时日却见军中没有此物，他们每日开炮牵制我们，会不会是在等攻城炮运到啊？”
庞义点点头，说道：“这个倒是很有可能，真要是这样，我们可不能坐以待毙啊！”
两人商讨一夜，天亮以后，杨怀整顿骑兵杀出城去，南部的贺齐看到杨怀亲领骑兵杀了出来，连忙组织防御阵型，数百支步枪和百余门步兵炮瞄准了杨怀的骑兵，杨怀见红军列出阵势，催动战马快速奔去。贺齐一声令下，枪炮齐鸣，杨怀军人仰马翻，纷纷倒地。
杨怀的主意是以最快速度冲入红军阵型，让红军的枪炮无法发挥作用，都是冷兵器作战的时候就有了胜算，就算不敌，凭借战马逃脱也不太难。所以杨怀率领骑兵不顾生死全速向红军阵中冲去，贺齐见状，连忙派出第二个防御队，在第一梯队后面举枪射击。杨怀冲入红军第一梯队后挥起长刀左右砍杀，顿时造成了大量的伤亡，红军只得用刺刀与杨怀军战到一起。
红军刺刀虽然锐利，但毕竟是步兵，被杨怀骑兵杀得节节败退，这时后面响起了密集的枪声，红军第二梯队开始射击，杨怀军避无可避，几乎全被射杀，杨怀的战马也倒地而亡，把杨怀甩在一旁，附近的红军士兵连忙冲上前去把杨怀捆了，杨怀没想到红军射击时首先打马，连称失算。
杨怀既然被擒，贺齐倒也没有为难他，只令押往后营严加看管。随后贺齐大军继续向城中攻击。庞义见杨怀被俘，大吃一惊，只得龟缩在城中不敢出战。十天后，红军的炮火更加密集，守军被压在城下不敢露头。时间不长，挖掘部队差不多已经挖到了城门下面，由于挖掘的时候是直线，倒也不需要观测，随后张绣军拆解了许多炮弹制作成炸药包，把大批量的炸药送入坑道，堆积在南充城东门下面的地道中，长长的引线一直延伸到红军的后营。
布置完毕后，张绣令大军后撤十里，把新组建的骑兵部队放在最前面，其余各军都在骑兵两侧成前弧形列阵，确保各部在城门炸开后以最短的时间冲入城中。
庞义见东门外的张绣主动撤军，于是令东门守军严密监视，而自己率领主力杀奔南门，因为贺齐军在南门发动了攻城战，不少红军已经踩着云梯登上城墙，虽然很快就被杀退，但已经左支右绌。
正午时分，张绣令人点燃了引线，粗粗的引线喷着火焰向坑道中延伸。张绣军神情激动，就等城门炸开冲入城中。不一会儿，南充城东门地动山摇的一声巨响，城门处立即乱石纷飞，部分城墙被巨大的爆炸气浪震塌，城门洞迅速下陷，坚固的城门已经四分五裂。
张绣一声令下，全军如离弦之箭，快速向南充城杀去。在南门指挥作战的庞义赶到脚下一阵剧烈地震动，接着传来惊天动地的一声巨响，暗道东门完了，随后立即带领亲兵卫队向东门跑去。南门的守军没明白庞义的意思，于是也纷纷下城追随庞义去了。
贺齐见城头守军都不见了踪影，连忙率领全军迅速登城，没有了城头守军的压制，南门很快被红军掌握，随后城门大开，第十二集团军全军涌入南充城中。庞义回头看到南门的守军也跟着来了，心中大急，连忙喝令他们回去，这些士兵晕头转向，也不知道该去干什么，乱哄哄地四散而去。少数返回南门的士兵立即遭到了红军的迎头痛击，全军覆没！
庞义亲率主力在东门内与张绣军战到一起，两军在城门附近展开了激烈的白刃战，红军的刺刀最适合短兵相接。不一会儿，守军士兵的胸膛上就多了不少血洞，软绵绵地倒了下去。腾出手来的红军士兵连忙装弹射击，眼前的守军纷纷倒地，在这种高速射击的枪械面前，再快的招数也是枉然。
黄昏时分，庞义抵挡不住，被迫率军撤入内城，张绣、贺齐两军杀入城中，掉队的守军士兵纷纷弃械投降。红军此时已经顾不得收拢降兵，尾随着庞义的部队向内城杀去。庞义的残兵退入内城后还没来得及喘口气，红军已经杀过来了，内城的城墙相对较矮，红军的炮弹和飞雷直接就能飞进城中，惊魂未定的庞义军再次遭到灭顶之灾。
脆弱的内城城门被红军的步兵炮炸毁，随后大队的红军杀入内城，庞义率军且战且退，很快遭到了红军的包围，拼死抵抗了一个时辰后，庞义身边只剩下三十余名亲兵，其余兵马大部分战死，余者都被红军俘虏。
张绣道：“庞将军，我不愿看到你的满腹才华从此深埋地下，愿为陛下招揽将军，希望将军能够答应。”
庞义道：“忠臣不事二主！南充既已失陷，我庞义也不愿苟活于世上，只求一死！”随后举刀就要自刎，张绣掏出手枪，对着庞义的佩刀连开四枪，庞义拿捏不住，佩刀掉在地上，几名红军士兵一拥而上，把庞义擒获。
南充战役以张绣军的大获全胜告终，随后红军分散到南充城的各个部位组织城墙修缮和战后重建工作。本来张绣准备乘胜追击，但张辽下令按兵不动，全军彻查武器弹药的消耗及库存情况，务必查明全部武器弹药的入库数和出库数。
张绣想，难道平南军出了什么变故？
