孙桐萱亲自率领第五十八旅，在东门与晋军展开巷战。街道上，双方士兵逐屋争夺，每一个院落、每一条小巷，都成了战场。韩军士兵躲在民房里，用步枪和手榴弹袭击晋军，晋军则用机枪逼出韩军士兵。
展书堂的手枪旅，在巡抚衙门周围筑起了街垒。他们用卡车和沙袋堵住街道，轻重机枪架在街垒上，形成了交叉火力。晋军的冲锋部队一次次被击退，街道上堆满了尸体，鲜血汇成了小溪，流进下水道。
曹福林的第二十九师，在西郊的火车站与晋军展开激战。火车站的铁轨被炸毁，火车车厢被当作掩体，双方士兵在车厢之间穿梭射击。曹福林提着大刀，冲在最前面，亲手斩杀了三名晋军军官。
战斗持续了十二天，济南城变成了一座人间炼狱。
房屋被炸毁，街道被夷为平地，到处都是残垣断壁。空气中弥漫着硝烟和血腥味，受伤的士兵躺在地上，发出痛苦的呻吟，无人照料。百姓们躲在地下室里，不敢出门，粮食和水都已经耗尽。
韩复榘的指挥部里，电报员不断传来坏消息。
“主西，东郊的阵地丢了！”
“主西，西郊的火车站被晋军占领！”
韩复榘看着地图，上面的红色箭头已经包围了大半个济南城。他的第一军团，伤亡已经达到了八千人。孙桐萱的第二十师，伤亡四千五百人，第五十九旅几乎全军覆没；曹福林的第二十九师，伤亡两千五百人；展书堂的手枪旅，伤亡一千人。
而晋军的伤亡，也达到了五千人。冯鹏翥的第九军，在归德镇和济南北郊的战斗中，伤亡两千人；傅作义的第十军和李生达的第四军，在黄河渡河战和巷战中，伤亡三千人。
6月24日傍晚，韩复榘召集孙桐萱、曹福林、展书堂召开紧急会议。
“诸位，我们守了济南二十天，伤亡惨重，弹尽粮绝，援军无望。”韩复榘的声音疲惫，却依旧坚定，“济南是我的老家，我不想丢，可我不能让兄弟们都死在这里。”
孙桐萱红着眼睛“主西，我们还能守！第二十师还有八千弟兄，就算拼到最后一个人，也绝不投降！”
“不行。”韩复榘摆了摆手，“留得青山在，不怕没柴烧。我们撤往泰安，依托铁路机动，等待中央军的援军。”
当晚，韩复榘下达了撤退命令。
展书堂的手枪旅作为后卫，在巡抚衙门和城门处阻击晋军，掩护主力撤退。孙桐萱的第二十师和曹福林的第二十九师，趁着夜色，从南门撤出济南城，向泰安方向转移。
6月25日清晨，当第一缕阳光照进济南城时，晋军的旗帜插上了济南的城墙。
傅宜生骑着白马，进入济南城。他看着街道上的尸体和残垣断壁，脸上没有丝毫喜悦。身边的参谋向他报告“总指挥，韩复榘率部撤往泰安，我军占领济南。此次战役，我军伤亡五千人，韩军伤亡八千人。”