苏沃洛夫还为部队制订了“进攻指南”，并要求传达到每个士兵：
“冲过鹿砦，盖上陷阱，快跑，跳过篱栅，投放束柴，下壕沟，竖梯子，射手瞄准头部射击。各纵队快速登城，在城墙上奋力拼杀；队伍排成一线；把住火药库；为骑兵打开大门；敌人往城里跑时，调转敌人的炮口，向街上的敌人猛轰；炮火要随时转移，不给敌人以喘息之机。
……
传令入城。街上少量的敌人让骑兵砍杀。不要进入房子里，在广场上打。猛打敌人盘踞的据点，占领广场。设立禁闭室，在各大门口、酒馆和商店派岗设哨。敌人如投降就予以宽待。”
当进攻准备工作全部就绪后，苏沃洛夫派人给伊兹梅尔要塞守敌送去一封波将金写的劝降书：
“总司令及全体将士台鉴：
我已率部队抵达此地。限你们24小时内投降，否则我即开炮攻城。在我的攻击之下，你们必将全军覆没。是战是降，望速作抉择。苏沃洛夫。”
土军拒绝投降。
12月9日，苏沃洛夫在他主持召开的军事会议上，向指挥官们宣布了攻打要塞的计划，并声言不获全胜决不收兵。他最后还说道：
“我决心攻下这座要塞，否则宁愿战死在城下。”
苏沃洛夫把部队分成6个纵队，从水陆同时发动进攻。战斗定于12月12日凌晨打响，以便部队能在天亮时冲进要塞，进行巷战。
发起进攻之前，安排部队休息，为了不致因感到时间过得慢而苦恼，苏沃洛夫禁止提前唤起士兵。他对许多细节都做了指示，例如，他要求在每个纵队中，一部分兵力过壕沟，另一部分兵力用火力掩护，第三部分兵力投束柴垫路并由专人架起梯子，第四部分兵力留作预备队。对冲进要塞后如何行动，怎样寻找弹药库并防止弹药爆炸，都作了详细指示。
人们往住这样来描述苏沃洛夫所取得的胜利，似乎他仅仅依靠士兵心中想着祖国，号召他们向前，于是他们高喊着“乌拉”就取得了胜利。其实，和苏沃洛夫以及后来库图佐夫所指挥的所有战役一样，伊兹梅尔之战说明，胜利的基础在于战前充分的物质准备和对作战方案的周密谋划。在此基础上，苏沃洛夫才向士兵们发出号召，要求他们不怕牺牲浴血奋战。
在发动进攻的前夜，向部队宣布了苏沃洛夫的命令：
“勇敢的战士们！……
我们并不是为了磨砺我们的意志才来作战的，而是必须夺取这个关系到战局前途和被傲慢的土耳其人诩为坚不可摧的要塞。我们曾两次包围伊兹梅尔，但两次都未能攻下。这次是第三次包围，我们或者胜利，或者光荣战死。”
这一夜俄军兵营中很少有人睡觉，库图佐夫也没有合眼，他想到即将到来的血战，想到不久前被病魔夺去生命的惟一的儿子尼古拉。对儿子的死他感到悲痛万分，但性格刚强的他经受住了命运的打击，周围的人都未发现他的举止有什么异常。这时他还在篝火旁来回走动着，同士兵们交谈着。他同他们谈到即将发动的进攻，和他们一起回忆起昔日的远征和胜利。
1790年12月11日凌晨3时，第一颗信号弹的亮光划破了夜空。俄军对伊兹梅尔要塞发动了总攻，在寒冷的夜雾中传来了大炮的轰鸣声。
库图佐夫指挥的第6纵队在左翼，负责进攻基利亚门。当库图佐夫带领部队冲到壕沟时，即遭到敌人猛烈的火力封锁而前进不得。这时，他身先士卒，带领士兵跳进堑壕，猛攻敌人的壁垒和五角堡。由于土军事先派密探探知俄军要进攻基利亚们，早已加强了那里的兵力并做好了防御准备，因而得以牢牢地守住阵地。土军发射的枪弹、炮弹像雨点一样撒向攻城的俄军，许多爬上城墙的士兵又摔了下来，俄军损失十分惨重。
同时代的人说，当时库图佐夫曾向苏沃洛夫求援，但得到的回答是：他已发出攻克伊兹梅尔的捷报，并已任命库图佐夫为该要塞司令。
在这危急的时刻，库图佐夫把赫尔松团的掷弹兵和布格河的猎兵集中起来，由他亲自率领对五角堡发起了第三次猛烈攻击。士兵们用刺刀杀开一条血路，终于冲进了要塞。
这时战斗还在城墙上和四个城门附近进行，后来又开始了激烈的巷战。俄军包围了土军，把他们逼向要塞中心。土军且战且退，竭力拼杀。他们在狭窄的街道上包围了手持长矛的哥萨克骑兵，并用大刀砍断了他们的矛柄，眼看哥萨克就要被全歼了。这时库图佐夫率猎兵赶来增援，才给哥萨克骑兵解了围。俄军经过血战，终于占领了中心广场。伊兹梅尔要塞的守军几乎全部被击毙，少数幸存者也被俘获。
俄军为这个胜利付出了昂贵的代价，数以千计的死伤官兵倒卧在沟壕里和街道上。
在战后第二天，库图佐夫在给妻子的信中写道：
“我平安无事，身体健康。我没有受伤，天晓得这是怎么回事。
很久没有打过这样的仗了，真令人毛骨悚然。昨天傍晚，当看到自己还活着，而这座可怕的要塞已被我们攻克时，我特别高兴。可是晚上回到营地后，却像是落入了荒漠。我没有问部队中的任何人是死了还是活着，我的心里血泪并涌。”
苏沃洛夫向彼得堡报捷，并为库图佐夫请功。苏沃洛夫说：
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