八月十日清晨，沈阳总攻正式打响。首先发起攻击的是两个炮兵旅，数百门重炮同时怒吼，对日军的外围防御工事实施饱和轰炸。203毫米重型榴弹炮的炮弹如同重磅炸弹，将日军的战壕炸平、碉堡摧毁，地雷区也被炮火引爆，为坦克部队开辟出多条进攻通道。
“第一坦克师，发起冲锋！”随着指挥官一声令下，500辆灰熊主战坦克如同苏醒的雄狮，轰鸣着冲向日军防线。坦克群以楔形攻势推进，速度飞快，65公里/小时的时速让日军根本来不及反应。日军的47毫米反坦克炮仓促开火，炮弹击中灰熊坦克的装甲，只留下一个个浅浅的弹痕，根本无法造成任何损伤。
“开火！摧毁日军反坦克炮！”灰熊坦克的105毫米滑膛炮随即反击，一发发穿甲弹精准命中日军的炮位，将反坦克炮炸成废铁，炮位上的日军士兵瞬间被吞噬。日军的九七式坦克试图发起反击，却被灰熊坦克在1000米外轻松锁定，105毫米炮一发入魂，日军坦克瞬间被击穿，燃起熊熊大火。
在坦克部队的掩护下，数个合成师的步兵乘坐步兵战车，快速跟进，肃清残余的日军步兵。日军士兵试图用炸药包、燃烧瓶攻击坦克，但联军步兵早已形成保护圈，将他们一一射杀。灰熊坦克如同无人之境，碾压过日军的铁丝网与战壕，径直冲向沈阳城的外围据点。
仅仅半天时间，日军的第一道、第二道防线便被彻底突破，联军推进至沈阳城下。沈阳城墙高达10米，厚达5米，日军原本指望城墙能抵御联军的进攻，但灰熊坦克的105毫米高爆榴弹却给出了答案——“轰！轰！轰！”数发炮弹击中城墙，巨大的爆炸力将城墙炸出一个个巨大的缺口，砖石飞溅，日军部署在城墙上的火力点被逐个摧毁。
“防空旅注意，防范日军空袭！”就在坦克部队准备攻城时，几架日军的零式战斗机试图从空中偷袭。但联军的防空旅早已严阵以待，37、100毫米高射炮组成密集的防空火力网，短短几分钟便击落了3架日军战机，剩余战机仓皇逃窜，再也不敢靠近。
攻城过程中，灰熊坦克展现出了极强的适应性。在城市街道上，坦克凭借灵活的机动性，规避障碍物，用105毫米炮摧毁日军的街垒与碉堡；遇到抵抗顽强的日军据点，坦克直接撞开墙壁，冲入内部，配合步兵肃清残敌。日军的民兵武装虽然顽抗，但他们的步枪、手榴弹对灰熊坦克毫无作用，只能在联军的攻势下节节败退，成片倒下。
51集团军的指挥官侯铁看着战报，兴奋地向李辰汇报：“将军！第一坦克师太厉害了！日军的防线根本无法抵挡，我们已经攻占沈阳城西、城南的大部分区域，日军被压缩在城中心的关东军司令部周边！”
侯铁站在前线指挥部的作战地图前，看着代表第一坦克师的红色箭头不断向沈阳城中心推进，脸上露出了坚定的笑容。
“命令部队加快攻势，务必在三天内彻底攻克沈阳！第一坦克师负责突破日军核心防御，合成师与步兵部队负责肃清残敌，炮兵旅继续提供火力支援！”
此时的沈阳城内，日军已陷入全面混乱。正规军士兵纷纷丢弃武器，躲藏在民房内；民兵武装更是溃散大半，不少日本侨民举着白旗，向联军投降。梅津美治郎在关东军司令部内，看着窗外逼近的联军坦克，知道大势已去。他召集剩余的参谋人员，下达了最后的命令：“全员发起玉碎冲锋，为大日本帝国尽忠！”但此时，已没有多少士兵愿意听从他的命令，大部分人都选择了投降或逃跑。
八月十二日傍晚，第一坦克师的3辆灰熊坦克冲破关东军司令部的大门，坦克上的华夏军旗迎风飘扬。
这场沈阳攻坚战，联军以极小的代价取得了完胜。第一坦克师和其余部队仅伤亡200余人，损失坦克12辆（多为陷入泥潭或被日军炸药包炸毁履带，无一辆被正面击穿）；51集团军和宋哲源、杨虎成的部队总计伤亡不足5000人，而日军则伤亡6万余人，被俘3万余人，剩余残兵溃散逃窜。500辆灰熊主战坦克的咆哮，不仅摧毁了日军的防御，更击碎了日本在东北的统治根基。