Ahí en la plaza mayor, las 10,000 tropas de Estados Unidos restantes se enfrentaron a las 3,000 fuerzas mexicanas restantes entre soldados y civiles les dieron una gran resistencia, pues fue necesaria la intervención de la artillería pesada estadounidense, hasta hacer que los mexicanos salieran de sus trincheras y entraran a Palacio Nacional en donde siguieron defendiéndose, hasta que por la tarde se les acabó el parque, así que en una acción muy arriesgada, el general Gabriel Valencia intentó romper el sitio que habían puesto al palacio, mediante un ataque de bayonetas.
Unos 70 mexicanos salieron corriendo, con sus rifles y espadas en mano, para atacar al batallón estadounidense (300 tropas) que sorprendidos huyeron, no obstante 2 regimientos la caballería de estos logró que los mexicanos cayeran muertos disparándoles, ahí mismo el general murió por un disparo en la cabeza.
El ataque mexicano resultó victorioso ya que los batallones estadounidenses apostados en la plaza salieron huyendo, pero el sitio siguió, ya que llegaron más batallones estadounidenses, pero en el Palacio Nacional (México) la Guardia Nacional Mexicana junto con los comandantes y civiles defensores se acabaron las municiones tras días de batalla, después de eso para la defensa del Palacio Nacional lanzaban desde las ventanas y balcones lo que podían desde muebles, botas, palos, hasta lanzaron cuerpos para detenerlos.
Desde los edificios y casas la gente lanzaba macetas, piedras, les disparaban desde las ventanas y lo que fuera causando daños en el invasor, logrando herir en la cabeza al general Scott, que huyó de ese lugar, quedándole una cicatriz en el cráneo.
El ejército invasor posó su bandera en el Palacio Nacional, ahí las barras y las estrellas ondearon, recordando al pueblo mexicano su derrota; lo que fue una gran ironía ya que un día después (16 de septiembre) sería el aniversario del inicio de la Independencia Nacional.