战至8月22日，朱雀大街的争夺终于结束。第五军付出了三千余人伤亡的代价，才勉强控制了这条不足两公里的街道，而日军第一师团第二联队也伤亡过半，联队长铃木孝大佐被手榴弹炸成重伤，残部向内城撤退。此时的朱雀大街，早已没了往日的繁华，房屋烧毁殆尽，街面上堆满了双方士兵的尸体，有的相互纠缠在一起，刺刀还插在对方的身体里，空气中弥漫着浓烈的血腥味与腐臭味，令人作呕。

就在街巷战白热化的同时，牡丹峰的溶洞群成为了另一个绞肉场。第一师团第四联队的五千余名士兵退入溶洞，凭借复杂的地形与东北军周旋。这些溶洞相互连通，如同巨大的地下迷宫，日军在洞口、通道两侧设置了机枪阵地与绊发地雷，还将溶洞内的钟乳石凿碎，制成滚石，随时准备砸向进攻的东北军。

马占山派出两个团的兵力清剿溶洞，却屡屡受挫。溶洞内光线昏暗，视线受阻，东北军士兵只能摸索着前进，常常走进日军的伏击圈。在一处开阔的溶洞大厅里，日军从四面八方的洞口发起攻击，密集的子弹如同雨点般落下，东北军士兵成片倒下，尸体堵住了通道。一名连长见状，下令用火焰喷射器攻击两侧洞口，熊熊烈火顺着通道蔓延，洞内传来日军士兵凄厉的惨叫，不少人被活活烧死，空气中弥漫着皮肉烧焦的味道。

但日军的抵抗并未停止。他们躲在更深的溶洞分支里，趁东北军清理战场时发起反扑。一名东北军喷火手刚收起喷射器，就被黑暗中冲出的日军士兵用刺刀刺穿了喉咙，而那名日军士兵也随即被身后的东北军士兵乱枪打死。溶洞内的战斗异常残酷，双方士兵近距离厮杀，有时甚至用拳头、石块攻击对方，许多士兵的尸体上布满了密密麻麻的伤口，根本分不清是刀伤还是枪伤。

8月25日，清剿溶洞的东北军部队陷入了绝境。日军引爆了溶洞内的炸药，崩塌的岩石将数百名东北军士兵困在洞内，与外界失去联系。马占山得知消息后，亲自率领救援部队赶到，用炸药炸开崩塌的岩石，才救出了幸存的几十名士兵，而这些士兵身上布满了伤口，不少人还因为吸入过多烟尘而呼吸困难。这场溶洞拉锯战，第五军付出了四千余人伤亡的代价，而日军第一师团第四联队也伤亡四千余人，仅剩一千余人侥幸逃脱，向城内核心区域撤退。

8月27日，第五军终于推进至内城北侧的平壤府衙一带，这里是第一师团的核心防御阵地，师团长河村恭辅将剩余的八千余名兵力全部部署在此，试图做最后的顽抗。府衙周围的街道被日军拆毁了房屋，构筑起数道街垒，街垒后面是密集的机枪阵地，府衙本身则被改造成了坚固的堡垒，墙体上布满了射击孔，屋顶上架设了高射机枪，甚至还布置了两门步兵炮，随时准备轰击进攻的东北军。

马占山深知，这是与第一师团的终极决战，他将剩余的所有兵力全部投入战场，同时请求装甲军派出部分坦克支援。但内城街巷狭窄，飞熊坦克难以展开，只能沿着主干道缓慢推进，用主炮轰击日军的街垒与府衙墙体。日军则集中反坦克火力，攻击坦克的履带与观察孔，一辆飞熊坦克被日军的反坦克炮击中履带，瘫痪在街道中央，车内乘员刚打开舱门，就被密集的子弹击中，全部牺牲。

步兵部队在坦克的掩护下发起冲锋，却依旧遭遇了顽强抵抗。日军士兵抱着炸药包，疯狂冲向东北军的冲锋阵型，不少人在距离东北军士兵数米远的地方拉响导火索，与对方同归于尽。一名东北军士兵眼睁睁地看着日军士兵冲过来，来不及躲闪，只能拉响身上的手榴弹，两人一同被炸得粉身碎骨，鲜血与肉块溅落在周围士兵的身上。

马占山和王剑安等人也都愣了，他们见过鬼子的凶悍，也知道鬼子不怕死，但是如同第一师团这样的鬼子真的太少见了。非常善战，无论是枪法还是近战搏杀，都极其出色，而且战斗意志之强烈，令人咋舌，许多战士们都得把这些第一师团的鬼子给爆头，或者把脑袋都砸的稀巴烂，才敢确认他们的死亡，否则这些鬼子哪怕只剩下一口气，也想拉几个垫背的。

府衙的争夺最为惨烈。东北军士兵顶着密集的火力，架起云梯攀爬府衙的围墙，却被日军的手榴弹与滚石砸得纷纷坠落。马占山下令集中炮火轰击府衙围墙，炸开一道缺口后，士兵们蜂拥而入，与日军展开白刃战。府衙的庭院里、大堂内、走廊上，到处都是搏斗的身影，刺刀碰撞声、惨叫声、临死前的嘶吼声交织在一起

8月30日，经过三天三夜的血战，第五军终于攻占了府衙。此时的第五军早已伤亡惨重，原本三万余人的部队，仅剩下一万五千余人，伤亡人数恰好达到一半，几乎被打残。而日军第一师团也付出了同样惨痛的代价，八千余名守军全部伤亡，加上之前街巷战与溶洞战的损失，整个第一师团累计伤亡一万五千余人，仅剩一万余人在河村恭辅的带领下，趁着夜色从南门仓皇撤退。

当马占山走进府衙大堂时，看到的是一片狼藉。地上堆满了双方士兵的尸体，鲜血浸透了地面的青石砖，墙角处还残留着未熄灭的火焰，空气中弥漫着浓重的血腥味与硝烟味。

他靠着一根残破的廊柱，缓缓坐下，白发上沾满了灰尘与血迹，眼中充满了疲惫与悲痛。身边的参谋递过来一壶水，他喝了一口，却忍不住咳嗽起来，眼角滴落泪水，第五军自他创建以来，从来没有打过这样伤亡惨重的战斗。

尸体堆中，还有许多战士和鬼子的尸体交叠在一起，你的刀捅在我的胸口，我的刀扎进你的眼睛，血肉涂墙也不过如此，许多年轻鲜活的生命倒在了这里。

9月1日拂晓，当薛岳率领指挥部进入平壤城时，看到的是伤痕累累的第五军士兵。他们有的坐在街道旁，抱着步枪昏昏欲睡，有的在清理战友的尸体，脸上满是泪水，还有的在包扎伤口，疼得龇牙咧嘴。马占山挣扎着站起来，向薛岳敬礼，声音沙哑“司令，第五军。。完成任务了。”

薛岳虽然也曾经预料到了第一师团是个难啃的骨头，但是当他看到这种程度的战损比的时候，心中也是沉痛不已，张嘴想要说些什么，却发现安慰的话，苍白无力。这一战过后，第五军一线部队伤亡大半，基本上没有了战斗力，没有个一年半载，恐怕都缓不过来了。