防守玄武门外的清军有两支：一是左宝贵的奉军，守卫平壤玄武门、牡丹台及城外堡垒，计一千五百人；一是江自康仁字营，防守箕子陵一带，计一千四百人。元山支队和朔宁支队共有七八千人在平壤北战场展开攻势。
而左宝贵防御守卫的城北牡丹台、玄武门一带，尤其成为了是日军的主攻目标。为何日军选牡丹台为突破口，原因有三：
日军占据有利地势。元山支队于9月13日进占平增以北约20公里的顺安，切断了清军的后路，9月14日，又移驻坎北山、爱美山两山之南的坎北院，并布置炮兵阵地，距离清军阵地仅约三公里，使清军阵地完全置于大炮有效射程之内。朔宁支队既于9月12日顺利渡过大同江，15日破晓前，朔宁支队由立见尚文少将率领，进至距清军最东堡垒约一里之遥的高地架设山炮，牡丹台近在眼前。
立见尚文少将
日军对左宝贵志在必除。在平壤，奉军纪律最严，战斗力较强，左宝贵主战最坚决。日军“素惮其威名，知宝贵不死，平壤不可得”。故总攻开始后，朔宁、元山两支队由左右两翼向并岘高地、牡丹台地区展开钳形攻势；暂不触动江自康部。
从平壤玄武门外的形势看，并岘高地在玄武门之正北，适为牡丹台与箕子陵以北之要冲，也是清军布防的重点。
清军新筑造堡垒，以严防御，如果不拔掉并岘山，根本不能进入平壤城北。
因此，并岘高地附近的堡垒成为日军首先攻击的目标。
十五日晨五时许，朔宁支队的少将立见尚文忽闻西北方向响起炮声。他知是元山支队发起进攻，便下令向并岘高地东侧清军外重三垒之中垒进击。此时，清军内外两重堡垒之西垒，皆突然以毛瑟十三连发枪（清军的主要枪种有奥地利的曼利夏、德国的新毛瑟和中国江南制造局仿造的快利枪等。清军是亚洲第一个装备了七连发枪和十三连发枪的国家），向进攻的日军射击，（而日军在甲午战争期间使用数量最多的步枪是村田步枪，村田步枪都是使用黑火药的单发步枪，没有弹仓，一次只能装填一发子弹。）清军攻势猛烈，锐不可当。
手持步枪的清军
村田步枪
立见尚文见攻击清军中坚之法难以奏效，便决定改变战术，将部队分为左右两翼：左翼攻击清军外重堡垒之东垒；右翼攻击清军外重堡垒之中垒。与此同时，元山支队也正南并观高地西北侧清军外重堡会之西磊发起猛攻。在日军的左右夹击下，清军的处境十分困难。对重病在身的左宝贵来说，这实在是一次极为严峻的考验。决战的时刻到了，左宝贵不顾病痛，立即赶到前沿指挥战斗，鼓励部下奋勇迎敌。战争如“天崩地塌，满空似落雁飞蝗，日月无光，山川改色，鸟望烟而遁迹，兽闻响而潜踪。惨雾濛濛，愁云密密，互相混战，草木皆红”。双方相持之际，日军佐藤正大佐被飞弹击中前额，险些毙命。久攻未下一垒，日军不得不调整部署，集中力量攻击外重西垒。第一大队长石图正珍少佐把两个中队置于坎北山南苑，两个中队置于义州大道西侧，一个中队置于坎北院前，重新组织进攻，但相距太远，弹丸力不能达，毫无效果。石田不得不留下两个中队归第二大队长门司少佐指挥，自率三个中队进至义州大道西方高地和江东桥店前高地，掩护第三大队从左翼进攻。奉军有四五哨主动出击，猛放排炮，垒内守军也频频发炮支握，“使人死伤无数”，“势将不支”。立见尚文命令炮兵第一中队发射榴霰弹，“弹无空发，皆裂于营中”，这对垒外奉军构成极大威胁。榴霰弹就是榴弹和霰弹两者的结合，一般来说榴霰弹是由榴弹炮来发射的一种弹药，在理想状态下榴霰弹弹会在敌军步兵前方上空数公尺处引爆，像一把超大型散弹枪把金属弹丸洒在敌人身上，由于其在空中爆炸的特性，也有人叫它“空爆弹”。榴散弹爆炸在敌人头顶二三米处爆炸是比较合适的高度，一旦爆炸，数十枚杀伤弹丸就会像下雨一样倾泻到敌人身上，和普通榴弹不同的是，遭遇这种榴弹即使卧倒隐蔽也毫无效果，血肉之躯在它面前变得不堪一击。（点击下方原文链接观看央视纪录片《微观战场·甲午战争》第一集平壤之战）日军三个中队趁奉军避弹之机，再次发起强攻，虽经拼死抵抗，外重西垒终被日炮摧毁，内重西垒也被日军攻破，奉军向牡丹台撤退。在左翼奉军拼命拒战的同时，外重东垒、中垒也遭到朔宁支队的猛攻。在六门山炮的掩护下，日军指挥两个中队向外重东垒猛扑过来，只见垒内“时有一缕烟氛，如墨冲天”，“既而炮声俄起，响声如雷。小仓大尉与第七中队长代理本间中尉共进，近清兵，俄命突击之。清兵小部队坚守不动，中尉以下二十余人死之。”原来“烟氛”是左宝贵规定的发炮信号，奉军借此给日军以重大打击。日军倚仗人多势众，不顾“弹雨如注”，不断发起冲锋，垒内五十余名奉军战士决心与堡垒共存亡，跳出堡垒，与敌展开肉搏，全部壮烈牺牲。恶战至7时30分，尽管日军伤亡惨重，但外重东垒终于陷入日军之手。此前，日军朔宁支队第十二联队富田春壁少佐已向外重中垒发炮遥击，垒内无声无息，富田春壁少佐以为清兵已逃走，便命铃木直义大尉率第二中队向前察看。铃木等刚进至低地，埋伏于附近高地的奉军骤然鸣枪，“飞弹如雨”，中垒“至此俄张气势，炮如飞霰，与高阜清弹交叉于中队头上，兵皆伏地”，日军猝不及防，死伤很多。富田春壁少佐着急，忙命第三中队支援。恰在此时，日军在距奉军营垒800米处高地布置了山炮阵地，开始向奉军发射榴霰弹，富田少佐趁机重新布置进攻。全内、外奉军密切配合，“见日大队渐进，连激射之，其势若猛雨骤至”。终因寡不敌众，经受不住日军的猛烈炮火和集团冲锋，坚持到8时，子弹用完，外重中垒也落入日军之手。箕子陵方面，江自康的仁字营面对日军两个大队的攻击，见势不敌，而且子弹用完，便先自撤退。至此，牡丹台外围据点五座堡垒和箕子陵全部被日军攻占，立见尚文重新布置兵力，把两支队合而为一，又分为三支：佐藤正大佐率领两个大队自牡丹台一侧绕过险隘出护墙背后；山口圭藏少佐率一个大队攻牡丹台外城；富田春壁少佐率一个大队攻牡丹台后高地，从东、北、西三面合击。立见尚文知道，只要攻下牡丹台，就可以较轻易地打开玄武门，无论花费多大代价，也要尽快攻克。左宝贵当然更清楚牡丹台的重要性，除加强防御工事外，还配有克虏伯炮三门和格林速射炮、连发毛瑟枪等火器，守台的官兵也是经过精心挑选的，比较起来，防御能力是最强的。外围四座堡垒失守后，左宝贵把撤退下来的士兵安置到牡丹台和玄武门阵地。使两处防守力量相应加强。同时派人到城内各部请求支援。日军从三面进攻，左宝贵镇定指挥，奉军凭借坚固的工事沉着应战，枪炮连发，火力凶猛。日军屡次冲锋均未得势，难以接近台前，战斗呈胶着状态。此时，日军已将炮兵阵地推进到牡丹台附近，用排炮向牡丹台堡垒猛轰，原来布置炮列专向玄武门排击的炮队，也暂时放弃玄武门，“急转其炮口，以炮弹连发牡丹台外城”。结果，牡丹台外城连中三发榴霰弹，堡垒胸墙坍塌，速射炮也被炸毁，奉军士兵伤亡惨重。在大炮掩护下，日军乘势从三面冲锋，终于接近台下，日军趁势蚁附而登。奉军人自为战，奋力拼战，但人数毕竟有限，又失去了屏障，无法压制敌人的火力。在日军步炮夹击之下，8时30分，牡丹台陷落。左宝贵指挥奉军坚守玄武门。日军攻占牡丹台后，将山炮队迅速移到牡丹台上，居高临下，对玄武门进行排击。此时，派往各部求授的营官胡连泰等陆续懊丧而回。原来，身为清军总统的叶志超一心只想逃跑，无意调度接应。况且威信扫地，号令不行，战斗打响后“诸将各自行动”，放任自流，根本无法指挥调度。城南、城西激战正酣，卫妆贵虽然部众最多，却不肯发一兵一卒，支授一枪一炮；聂桂林部又不敢离开汛地；负责北线策应的丰升阿，此时也无法找到。弹药将尽，接应全无，日军的榴霰弹不断在城墙上爆炸，伤亡越来越大，军心开始动摇，个别人竟想丢下武器，弃城逃跑。左宝贵亲手处决了几个打算逃跑的人，大家的情绪才稍稍安定下来。本来，和以往作战一样，他穿的是和士兵一样的衣服。此刻，他叫杨建春暂时代他指挥，自己迅速走下城头回到营帐，按伊斯兰教教规行沐浴礼，然后换上御赐的黄马褂、珊瑚顶，又匆匆赶回城楼。
左宝贵画像
他心情激动地对将士们说：“我辈厚禄重饷，安食数十年。今彼倭失约背盟，恃强侵犯，正宜各奋忠义，扫尽边氛，上纾九重东顾之忧，下救万民西奔之苦，社稷安危，兆在斯时。进则定受异常之赏，退则加以不测之罚。我身当前，尔等继至，富贵功名，彼此共之。建功立业，此斯时也！”他发自肺腑的话，使奉军将士人人感奋，应声争进，决心与平壤共存亡。祖籍费县的河南襄城知县王薪传曾经闻听左宝贵在平壤之战中壮烈殉国，钦佩之余悲愤不已。王薪传作《为左忠壮公书衣冠墓门坊》诗，其文洋洋洒洒近三百字，开篇即表达自己对左宝贵壮烈殉国的悲痛：“南阳太守哭吞声，乃弟身殉平壤城。士死知己臣死节，大将星沉大将营。”诗文除了表达悲痛之情，也洋溢着对左宝贵英勇殉国的肯定和颂扬：“沙场骨骸辨未能，君命衣冠传万古。”
