由于常大淳糊涂透顶的指挥，太平军轻易拔除武昌外围据点，使得湖北清军困守武昌孤城，内外粮草断绝。其时两湖清军并无水师，太平军掌握制江权，由杨秀清坐舟的水手唐正财主持在汉口江面搭建浮桥，一座由鹦鹉洲至白沙洲，一座由南岸嘴至大堤口，准备进取武昌。太平天国的浮桥搭建得颇为迅捷，用布匹将船只连接起来，仅一日就在江面上构建简易浮桥，这种浮桥容易被风浪拆散，于是又设计出坚固的浮桥，用巨缆横缆大木为桥基，上用木板铺盖，系上重三四千斤的大铁锚，虽大风浪不能动，人马来往，如行平地。浮桥将武汉三镇连接起来，便于迅速投放兵力。杨秀清坐镇万寿宫，指挥林凤祥、李开芳、罗大纲攻武昌，韦昌辉居后路，与石达开等挡清军增援。太平军十万大军，水陆合围武昌，“踞城东钵盂山、洪山、小龟山、紫荆山，向所筑营垒皆为贼有。复围文昌、望山、保安、中和、宾阳、忠孝、武胜等门”。
武昌清将双福，在业已出场的将领中，与常大淳并列智商倒数第一，双福先督清军在城外修筑大量炮台、工事、营垒，预备在城外顽抗，等太平军大至，却又统统放弃，尽数撤回城内，又以东道主身份，严厉禁止援军进驻城外炮台，于是杨秀清等人不费吹灰之力，获得大量工事炮台，架设大炮攻城，又获得栖身阻援的营垒，大喜过望。双福的举措颇有无间道的嫌疑。
武昌城外有不少居民，一般情况下，由于政府占有的宣传优势，如果不是官军太过刻毒，起义军太过仁义，百姓会比较惯性的站在官府一边。武昌城外的居民悬于城外，唯恐被太平军掳去，纷纷请求入城，助官军守城，常大淳、双福紧闭城门，发炮攻击围在城门外的百姓，许多百姓心灰意冷，横下心投太平军去了。参加过长沙战役的援军带来经验，城外民房将是太平军开挖地道的掩护，必须烧毁。常大淳、双福下令居民在三日内撤离，可惜未到三日，二人竟害怕居民赖着不走，抢先放火烧城，大火连烧六日夜，城外百姓多被烧死，幸存者全部当了太平军的攻城向导。“凡有湖北百姓，见常大淳三字未有不切齿者……百姓故土难离，只求宽限三日。而该抚既允请，又恐贼匪突至，乘夤夜之间，人人睡熟，一炬成灰，亿万生灵全然不顾。”
太平军在武昌居民的支援下，发起攻击，攻城士兵以墨涂面，头插羽毛，施放毒烟，以云梯攻城。正在熟睡的清兵被吓了一跳，但还算及时清醒过来，把太平军打下城头。太平军以炮火袭城，清军则还以水龙冲洗，太平军火器失灵，不得已退却。
向荣带援军万人抵达武昌城外，攻克洪山太平军据点，张国梁也数次击败太平军。但由于双福、常大淳愚蠢地放弃汉阳、汉口和武昌城外据点，太平军已经全面包围武昌孤城，城内守军无所倚持，城外援军无险可踞，太平军又封锁江面，搭建浮桥，援军往来不断，武昌既无名将守于内，又无精兵援于外，粮草断绝，百姓怨恨，眼见已是一座死城。
武昌攻略（2）
太平军土营在武昌城外开掘隧道，准备穴地攻城，不少勇敢的清军士兵缒城而下，破坏太平军地道，袭击土营士兵。双福的愚蠢再次发作，严令全军，不得有一将一兵下城袭击太平军，违者军法从事。太平军得双福这个“贤内助”，地道挖得加倍卖力，到后来干脆直接在清军眼皮底下开工，又派士兵到城墙根砍伐巨木，清扫地道入城障碍，清军因双福严令，不过对太平军行注目礼而已。十二月初四日，土营士兵将地道挖到武昌文昌门下，掘大洞三个，以棺材盛满炸药放入引爆，墙根被炸塌二十余丈，林凤祥负责攻城，挑选各营牌尾童子兵五十人打头阵，这些小孩子十分单纯，尚不知生死之恐惧，又极信洪秀全“生时就为坐小天堂，被人杀死，也是坐大天堂”的理论，亡命胜过精锐老兵，后来名扬天下的陈玉成也在此五十人之中，童子兵拼死冲入缺口，林凤祥率太平军继后蜂拥而入，武昌陷落（政教合一的伊朗在两伊战争中，也如此类，用儿童冲击伊拉克地雷阵，说是通过地雷阵可直升天堂）。
太平军入城后，颁布诏令：“官兵不留，百姓不伤”，拒绝接受守军投降，又打开监狱释放囚犯。这些囚犯纷纷跟从太平军对原武昌官员士兵进行清算，各省来援清军被杀十之###，只有武昌本地士兵躲在家中冒充平民逃得性命。武昌百姓极恨常大淳，于是摆香案放鞭炮迎接太平军，太平军最恨燃放鞭炮，有部分居民因燃放鞭炮被误杀。武昌城内原清廷官员一百余人，除常大淳等人自杀外，包括双福在内，全部被游街后处以极刑。清算得差不多后，杨秀清下了止杀令，宣布即使官兵也可以投降，唯独满人不赦。
武昌攻城战，太平军有几个亮点值得一提，一是因典水匠唐财常的提议，将在岳州收得的水手数万人编为水营，正式成立水军。太平军对水上战斗力量的重视，是保证其在江南屡屡获胜的根本原因，清军在两湖一带没有正规的水师，制江权控制在太平军手里，战争主动权完全为太平军掌握，直到曾国藩纳江忠源、郭嵩焘建议，在衡阳建湘军水师，清军才拥有与太平天国抗衡的水军。二是攻城战术有了提高，在穴地爆破中，采用了一条隧道多个洞穴，几个方向同时起爆的方法，爆破威力更为巨大，在挖掘地道的过程中，太平军不断敲锣打鼓，以扰乱城内伏地听音辨别方向的盲人，使左宗棠发明的绝招被破。太平军爆破之后，攻击部队呈梯子形涌入缺口，攻城部队和爆破的土营配合十分默契，一改在长沙爆破而不能入的状况。破城之后，太平军轮番使用兵力，后卫部队背负米饭跟于先遣队之后，待先头部队饥疲时代其继续攻击，将先头部队换下吃饭休息，后勤部队又隔江煮饭，源源不断送到后卫部队手中，如此轮番吃饭休息，而攻势丝毫不减，清军残余部队毫无逃遁的时机。
武昌虽然攻破，向荣等援军尚有数万人屯于城外，其中张国梁所部战斗力极强。洪杨忙于城内政权建设，搜罗民众参军，并未进攻向荣，向荣得以重新鼓舞因城破而沦丧的军心，修筑阵地，断绝太平军粮道，寻机挑战。不久，因太平军监管火器的士兵不慎，引爆火药，营垒火起，向荣趁机进攻，其时寒风凛冽，火势猛烈，张国梁部又以火罐、喷筒助以火势，太平军节节败退，多处营垒被毁，秦定三、马龙各部均大有斩获，直到韦昌辉率部来援，清军方才撤退。
洪杨因见向荣凶猛，派翼王石达开出城驻扎，石达开擅用大炮，在城外修建土墙，搭建炮台，又别处心裁地将大炮按高低交叉射击的角度安放，以图多角度立体炮击清军。十二月二十七日，向荣等几路来攻，被土墙所阻，又遭炮火织成的火网拦截，未能前进，张国梁从后迂回绕过石达开的火力网，趁高而击，击杀太平军千人，中级将领八人。石达开率部冲出土城，攻击张国梁所率捷勇，两军在暴风雪中大战许久，胜负不分，各自撤退。
十二月二十八日，向荣发起更大的进攻，以近两万兵力分三路进攻石达开，和春、秦定三督黔勇、楚勇进攻小龟山，张国梁督捷勇进攻长虹桥，石达开也以数万人迎战。布置在小龟山附近的太平军都是刚从武昌征召的百姓，战斗力甚弱，不敌和春等人，向荣看出太平军弱点，以其亲卫队从旁杀入，小龟山太平军纷纷溃逃。石达开坐镇长虹桥，本与张国梁相持不下，见小龟山危急，分兵增援，石部太平军正调动间，张国梁奋力杀入，亲手格杀数十人，捷勇大受鼓舞，将太平军倚仗的土墙尽数拆毁。捷勇步步进逼，石达开以炮火轰击，捷勇并无工事可倚，暴露在石达开火力之下，伤亡多人，张国梁遂收队回营。
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武昌攻略（3）
武昌城内数十万人，日食米三十万斤，武昌物产已因糊涂蛋常大淳、双福的瞎搞而消耗殆尽，供应日益紧张。太平军数次派出队伍到邻近县城打谷草，均被向荣阻击。欲要剿灭向荣，却屡屡为张国梁所败，太平军在武昌拥数十万之众，却大部分没有战斗力，向荣能征惯战，更兼张国梁悍勇无匹，急切间无法取胜。洪杨于是下令在武昌城内整军，准备下江南。
武昌是太平天国拥有的第一座省会城市，巨大的战略资源自然要加以利用。洪杨估计进取富庶的江南，粮草金银都不欠缺，所缺唯有兵员，于是在武昌大肆征兵。太平天国先在武昌阅马敞集合居民“讲道理”，“讲道理”是太平天国自创立拜上帝教就创立的制度，其形式比较复杂，内容则大致等同于今日所说的政治动员，思想教育。太平天国先在思想上动员武昌群众，讲述天父差天王下凡救世，天下人民都要听从天王圣旨，齐心合力剿灭妖魔之类的道理，痛斥满清对汉人的民族压迫和官员的无良腐败。最后宣布，大家都应该从军卫道灭魔，不服从的都是妖魔，至少是妖魔的帮凶。就这样，太平天国软硬兼施、连劝带唬，半是动员半是威胁地把武昌的居民基本都编入了军队。
为了最快地把武昌的居民从普通的市民变成士兵，太平天国继续推行男女分营的制度，把整个武昌变成一个大军营。太平天国拆散家庭，取消财产私有，把居民分男女编入军营，男人居男馆，女人居女馆，老人、孩子、残废编入牌尾馆，二十五人为一馆，由士兵监管，过军营生活，每日由圣库拨给一份口粮，油一杯，米三合，夫妻不得见面，同时停止除诸王外一切嫁娶事宜。
为筹措军饷，除没收武昌官银百余万两外，杨秀清在武昌推行“打先锋”的政策，“打先锋”起自安庆时，其实就是抢大户，太平军以当地仇恨富人的贫民为向导，逮住富户就以刑讯逼迫，将其财产搜刮一空。“见高�