4月4日，汤阴攻坚战正式打响了。中野开端并未拼尽全力攻城，主要是出于三个方面的考虑：一是部队以往都是野战打的多，尚短少攻坚的经历，想使用小股部队轮流攻城的方法，让部队练练兵。二是孙殿英是只老狐狸，汤阴城防安置的十分紧密，轻率大规模攻城会吃亏的，要一直在实战中找出他的漏洞。三是要以汤阴为“钓饵”，诱惑别的的当地的国军前来声援。

  攻城前，指令部队用无引信炮弹向城内发射劝孙殿英起义的函件。孙殿英招集部下研讨后，以为国民政府有强壮的海陆空军，战役只需打响，必获全胜。共军人少势弱，兵器配备较国军更是悬殊，将来必定不是国民政府的对手。权衡了利害之后，孙殿英决意，拒不屈服，更不起义。

  抗战时期，孙殿英和八路军部队联过防，对的战略战术知道。他估量到会挖地道攻城，所以把护城河挖得又宽又深，并沿城墙四周，以水缸或瓦瓮倒扣，底部挖一小孔，用来听地下宣布的挖土声。

  几天今后，守军听到东北方向有挖地道的声响传来。当夜，孙殿英亲临阵前，命工兵爆破地道。当护城河外壁的土刚刚被里边掘动时，孙殿英指令工兵用机关枪强烈射击，然后敏捷埋进很多炸药，将地道炸塌。随后，在其他几处挖的地道也相继被炸塌。

  只好改用云梯攻城，强过护城河，搭梯登城强攻。孙殿英即命兵士把手榴弹用石灰粉包着投下，一经爆破烟灰四溅，呛得攻城的指战员乱打喷嚏、咳嗽，眼也睁不开，所以几回攻城都没有见效。

  在了削减伤亡，在几个阴沉乌黑的夜里，挖了很多条深两米多、总长一万多米的曲折单人壕沟，直抵城下，沿壕沟筑炮阵地50余个，小型地堡100余座。每个小地堡都铺上门板，掩盖厚土，白日使用高空投影，对准城墙上的射击孔，只需上面向下窺视，即遭射击，百发百中，守军因而死伤不少兵士，搞得白日不敢向下调查。

  为改动被迫的局势，孙殿英想了一计，命1团团长朱述荣率一连人从小北门地道悄悄出城，在护城堑壕内散开，并在城墙上安置了保护部队，成果不长时刻就狙击了几十个小型地堡，伤亡了二三百人。当后边的攻城部队发觉赶来声援时，朱述荣他们已退回了城内。

  孙殿英以为的战术也不过如此，自傲地对部下们说道：“现在，国军人马昌盛，兵器精良，工事巩固，上下联合，可谓占尽有利地势、有利地势、人和，攫取最终成功那是没说的了！”

  两边在汤阴城下激战了近半个月，孙殿英的军力日渐削减，也不多了，而郊外的却越围越多。孙殿英总算撑不住了，不断电请陆军总司令、国防部参谋总长顾祝同和驻新乡的王仲廉救援，以解汤阴之围。在顾祝同的严峻指令下，王仲廉派49旅等驰援汤阴，但在淇县一带遭到的截击。无法，王仲廉又调出国军第2机械化快速纵队驰援。

  当第2快速纵队同淇县的声援部队一块闯入包围圈时，的3纵急速刺进敌后，切断其退路，与6纵合拢包围圈，最终将国军挤压到白寺坡地带。随后，建议全线日拂晓，共毙伤国军官兵4500余人，俘虏国军49旅旅长李守正等官兵9200余人，缉获各种火炮158门、轻重机枪500余挺、步枪4000余枝、坦克3辆、坦克车5辆。

  孙殿英起先听说有大部队来援，登时喜上眉梢，以为大举反扑的机遇到了。合理他兴致勃勃地着手组织守军出城反扑之时，遽然接到第2快速纵队全军覆灭的战报，犹如冷水浇头，刚才觉悟过来，匆促电请新乡指挥部派飞机空投弹药，以利据守。

  新乡方面急派飞机赴汤阴空投弹药。第一次空投，飞机误将汤阴南25里的宜沟镇以为汤阴，将弹药全投到之手；第2次空投，尽管大部分落入了汤阴城内，可有一箱手榴弹降落伞未翻开，落到地下时“霹雷”一声巨响，把不少在下面等候接运弹药的守军炸死炸伤。孙殿英大怒，断然拒绝了持续空投，改请空军轰炸东关阵地，但鬼使神差，空军又有颗扔下的炸弹落在了孙殿英的城内指挥部邻近，把他的战马给炸死，还炸伤了两个饲养兵。孙殿英又受了一场虚惊，气得直骂“奶奶个熊！”

  4月30日，孙殿英致电顾祝同：“汤阴城墙结实，共军稳妥攻不破。”顾祝同当天即回电说称：“孙司令窝战多日，迭挫凶锋，概况已历呈委座。委座闻之，极为欣喜。”

  5月1日黄昏，用十多门大炮向汤阴东北角城墙建议强烈的炮击，很快就将城墙掀开一个20多米宽的缺口，坍毁的城墙把护城河简直填平。

  炮火一停，的主力部队就在轻重机枪的保护下，建议强攻。本来，依据整个豫北战场局势的改变、前期数次佯攻堆集的经历教训和取得的城防要情，以为建议总攻的机遇已老练，所以指令对汤阴城建议总攻。

  孙殿英意识到这次是玩真的了，就同几名高档指挥官在一个大掩体里全副武装，指挥部下拼死反抗。守军以城墙为依托，用轻重机枪张狂扫射，一阵排炮，坍毁的城墙便将掩体掩盖。守军工兵把事前预备的数百条土袋扛上去，作为暂时掩体，又用炮轰、冲击替换协同作战，一阵紧过一阵，守军伤亡惨重，城墙缺口越来越大。

  眼看城头就要失守，孙殿英不得不启用最终的预备队5个连。副总司令刘月亭挥动着手枪，光着上身，在阵地上叫喊道：“总司令指令，据守者重赏，退下来的枪决！”

  通过一番剧烈的争夺战，5个预备连的兵士简直伤亡殆尽，的后续部队乘势席卷两边，稳稳地操控住了城墙的缺口阵地。

  这时候，孙殿英也顾不得那么多了，急电蒋介石求救：“共军正在攻城，汤阴难保！快快派兵救援！”

  此时，蒋介石正在全力抵挡山东和陕西，真实无法派兵救援，遂回电曰：“望兄以当年守亳州的精力坚强据守！坚强据守！”

  当年华夏大战时，孙殿英据守皖北重镇亳州城，中央军多次进攻多次受挫，伤亡惨重。

  孙殿英自知大势已去，不由仰天哭叫：“天意灭我！天意灭我！”遂欲举枪自杀，侍从敏捷夺去他的手枪，簇拥着他一窝蜂似地涌向城东南角的那个有寨墙的大型地堡。

  2日清晨1点多钟时，攻城部队从俘虏口中得知，孙殿英的指挥机关已转移到这个地堡内，一时又将火力都会集到了这儿。

  地堡内，穷途末路的孙殿英遽然一把抓去军帽，甩在地下，向部下吼道：“妈他个蒋光头！再不给他当炮灰了！”并气急败坏地指令洞口的一个侍从：“上寨墙喊话，就说咱们屈服！请人家来人商洽。”

  不大会儿，来了几位，他们说：“咱们优待俘虏，只需放下兵器便是好弟兄。你们现在先命令，让你们的部下中止反抗，放下兵器。”

  接着，从孙殿英的侍从身上，收缴到一把三国时期名将赵云使用过的子龙剑，这是孙殿英的最心爱之物，一直让侍从带在身上不离左右。

  天逐渐放亮，孙殿英的兵士悉数被缴械，带到城东5里的一个村庄会集。尉级军官被带到了山西黎城，22名将校级军官乘3辆轿车，经鹤壁等地被押到了河北武安县。至此，通过前后28个昼夜的激战，孙殿英的暂编第3纵队总算全军覆没，共毙、伤、俘9100余人，另缉获山炮、迫击炮、轻重机枪、步枪、短枪、轿车等许多物质配备。

  押解孙殿英的途中，接见了他，并对他说：“抗战时，你曾给咱们129师让过路，请八路军的一些首长吃过饭，还自动送给咱们一些。尽管你后来跟随蒋介石活跃，但咱们不会忘掉旧情。我和邓政委还要请你吃顿饭，款待你一下。”

  随后，组织孙殿英的原西北军老同事、中野参谋长李达亲身预备了一顿饭。席间，我们谈笑自若，孙殿英十分激动，再三感谢刘邓首长的不杀之恩。

  孙殿英在押期间，军法处遵循的指示，对他十分宽待，特别同意他带一名卫兵照料其日子。因为孙殿英因失利神情沮丧，整日抑郁寡欢，加上他啃咬几十年，患上了“烟后痢”，军法处的兵士为了抢救他的生命，还不惜重金到国统区买来，采纳逐渐减量的方法，使孙殿英几十年的瘾渐渐改掉。

  但他终因中毒太深，毒素分散，病况仍是越来越严峻。1947年9月30日，孙殿英离开了人世，时年63岁。孙殿英身后，军法处买来了棺木，将其掩埋。

  孙殿英生前育有多名子女。仅有的儿后代天义1931年6月生于北京市，1952年结业于北京辅仁大学西方言语文学系，后成为一代学人。可能是父亲孙殿英曾盗窃过清东陵墓的原因，孙天义后来特别热衷于文物保护工作，曾任西安外国语学院院长、我国黄帝陵基金会会长、陕西省政协副主席等职。