康熙二十年（1681年）九月十六日，圣祖向围城的将士又下了一道命令，催促他们速取昆明：“云南省城围困已久，若不速为克取；未免劳敝兵民，靡费粮饷。今逆贼外援已绝，株守孤城，穷迫已极。”如果继续“迁延时日，待贼食尽，恐粮饷渐至于虚糜，兵丁亦苦于疾病”。他要求章泰、赖塔等“速行攻取云南省城”【《清圣祖实录》，卷97，16~17页。】。他特别提到，军中有不少是投诚的吴军将吏士卒，应该叫他们攻城建功，以赎前罪。【《平定三逆方略》，卷59，6页。】圣祖这种策略，可谓以毒攻毒，即以吴军攻吴军，一则可以减少八旗兵的牺牲，一则以“赎罪”，可得这些人的死力而收攻城之效。
昆明久攻不下，固然是世璠集团拼命死守，但主要原因是清军离城四十里安营远驻，一面临昆明湖，一面倚山，围困不严。特别是昆明所赖水运昆明湖南北百里，并未封锁，任其舟船往来，没有人查问。原来驻守昆明湖一带的安宁、晋宁、昆阳、呈贡四州县的清军大都是吴三桂的旧部，他们不能看着困在城内的亲属和部属同僚挨饿，所以没有严加封锁，随便让城内船只出入，转运粮食。城内有粮食供应，便加强了守御到底的决心。当统帅部发现后，断然采取措施，撤换驻守昆明湖一带的吴军旧部，改派八旗兵驻守，从而切断了城内的粮食来源。
九月，赵良栋平定四川的叛乱后，率宁夏兵渡过金沙江，经武定、绵竹，抵昆明，与章泰、赖塔两路大军会师。赵良栋贯彻圣祖的作战方针，力主断昆明水道，从速攻取。在此之前，虽已加强了对昆明水道的封锁，仍然没采取更有力的措施，城内的船只仍不时出入。经赵良栋提议后，在昆明池内置“横筏施楼橹”大船，设置水军，往来巡逻，这才彻底切断昆明与外界的水运通道。至十月，城内粮绝，“人相食”。在这种情况下，良栋坚持速攻，说：“我等大军连营四布，不就近速战，等到日久，米粮不继，满兵无妨，绿旗兵何以存立？”
满洲与绿旗兵待遇不平等，凡粮饷都先满足满洲兵的需要，而绿旗兵还经常受其凌虐，为他们做杂役，备尝苦累。所以围困越久，绿旗兵的生活就越困苦。但章泰却不顾绿旗兵的死活，只顾全满洲兵的利益，不同意速攻，说：“皇上豢养的满洲兵，岂可轻进，委之于敌人？你的军队远道而来，也应休养一段时间，怎能让他们再受伤损！”表面上，他倒是兼顾了满洲兵与绿旗兵的利益，实际上害怕进攻遭到损失。赵良栋见他按兵不动，就自率所部发动进攻，力战夺取土桥、新桥、至得胜桥，直抵昆明城下。他的部众远路跋涉，没有休息就投入战斗，疲惫到了极点！章泰又说：“你部已过度劳累，应先撤回，可叫总督蔡毓荣率兵据守。”良栋拒绝说：“我兵死战所得之地，怎能交给他人看守！”章泰无法，于十月八日，只得下令各军进兵，直至城下，围困数重。【《清圣祖实录》，卷287，3页，参见《清史稿·赵良栋传》，卷254，9775页。】
清军直进至城下，吴世璠被迫遣兵，出城迎战，在归化寺附近激战多时，终被清军击败，赖塔部进至银锭山，蔡毓荣夺重重关与太平桥，赵良栋、穆占、巡抚王继文夺玉皇阁。三路军分拨后，开始连续数日夜猛攻，世璠与郭壮图惊慌失措，眼看城将被攻破，却计无所出，一筹莫展……
清兵进抵昆明城下，与城上吴军相视，已近在眼前。章泰等统帅在加紧攻城的同时，又展开政治攻势，向城内射出一封封招降书，进一步动摇了吴军的军心。城内食已尽，一酒杯米价值高达白银一两！人都饿死了，又面临清军日夜攻击，无处可逃，城旦夕可下，都感到无生路。城内吴军包括将领也无心守城，打算早降，不失为死中求生。十月二十二日，吴将余从龙、吴成鳌悄悄出城投降，将城中虚实如数报告了清军统帅。章泰等人知城内已到了山穷水尽的地步，亲自督战，各路大军猛攻，四面逼城，又密派余从龙进城招抚……
康熙二十年（1681年）十月二十八日，吴将线、吴国柱、吴世吉、原任都统何进忠、林天擎等密谋，准备发动兵变，欲逮捕吴世璠、郭壮图献给清军。世璠得到这一消息，立即穿上皇帝的服装，登临大殿，举刀自刎，一刀未死，又照喉管猛刺一刀，血流如注，一头栽倒在血泊之中。死时才十六岁。【关于吴世璠死时年龄，各书多不载，今从《平吴录》】他的皇后郭氏投环自缢死。宫中从死的达百余人。线等拥兵闯入郭壮图家，当即杀死壮图心腹郭得胜。壮图闻变，和他的儿子郭宗汾皆自刎死。城中顿时大乱。线等人又擒住三桂的大学土方光琛及其子学潜、侄学范首要分子，接管了全城。
次日，二十九日，线等将官打开昆明城门，向清军投降。【清军破城日期，官书如《清圣祖实录》，卷98、《平定三逆方略》，卷60及《平吴录》、《庭闻录》皆记十月二十九日。惟蒋氏《东华录》将此事记在十一月，不知有何根据。】
数十万军队集于昆明地区，围城、进战近一年，备尝劳苦。及至昆明城降，诸将以军士劳苦，请求准许他们进城抢掠，作为对他们的赏赐。三桂在昆明经营多年，财富充溢府库，美女藏后宫，这些都引起清将领和士兵的垂涎，都想乘机抢掠一番，以饱私囊。大将军章泰不同意这样做，他说：“如抢掠，老百姓逃散，兵粮将无所出。”他与赖塔、赵良栋、蔡毓荣等统帅议定，委派穆占、马齐二将军率部入城，办理受降事宜，查清府库数目，然后大兵进城，再按数确查。【《八旗通志·章泰传》，卷138，3656页。】
十月三十日，穆占、马齐受章泰之命，率部入昆明城，其余各部人马分守各城门。【《云南备征志》，卷21，26页；参见《庭闻录》，卷5。】共收降吴世璠所属大小将吏5600余人、兵33600余名，缴获大金印14颗、小金印7颗、银印92颗、金策8件。【见《八旗通志·章泰传》，卷138，3656页。又，《清圣祖实录》，卷98，16页及《清史稿·吴三桂传》等书载；破昆明城时，收降“伪官弁一千五百八十余员、兵五千一百三十余名。”】
统帅部原约定，清军进城不得抢掠。可是他们并未执行，特别是诸将领带头争抢子女玉帛，连统帅们也自食其言，如蔡毓荣抢占了吴三桂的爱妾“八面观音”，穆占抢占了三桂的另一爱妾“四面观音”。只有赵良栋严格约束本部属，他自己亦分毫不取。【《清史稿·赵良栋传》，卷255，9776页，《庭闻录》，卷6。】
进城后，章泰、蔡毓荣、哈占、赵良栋等主要统帅举行会议，讨论如何处理吴世璠以下的骨干分子。议决：没收吴世璠家产，把他头割下，传送京师示众；将“首谋（反叛）献计”的方光琛和他的儿子方学潜、侄儿方学范立即于军前凌迟处死。【《清圣祖实录》，卷98，16页。】接着，又制定了处置“逆藩”人员条例：凡助贼肆恶、事迫投降的高启隆、张国柱、巴养元、郑旺、李继业等人皆处斩，妻女财产没收入官。将王永清、江义等人凌迟处死，他们的亲属一律处斩。【《逆臣传·吴三桂传》，卷2。】
吴三桂已死去三年多，朝廷仍不放过他。清军一进城，就搜查他的棺柩，准备戮尸示众。但查找多处，不得其真假，问三桂手下的至近人，也说不清楚。据有的书载，清军迫昆明时，吴世璠和他的岳父郭壮图为防万一，极其秘密地把三桂的尸骨改葬他处，此事只有世璠、壮图等极少数的几个人知道，可是他们都死了，他人无法知道三桂的真尸骨埋在何处。清军已挖掘过三桂的坟墓，但都是伪墓。清军到处搜寻，甚至一天中竟挖得十三具尸骨。连清统帅们也无法辨真伪，下令用火都烧掉。据传，三桂的真骸骨埋在远离昆明的中缅边界铜壁关外。【《庭闻录》，卷6。】有的书记载，清军搜查三桂尸骨，毫无踪迹可寻。这时，吴三桂的一个侄儿出首说：三桂的尸骨已焚化，骨灰匣藏在安福园石桥水底戽水。清军照此挖掘，果然找到一骨灰匣。然后将世璠的头与三桂尸骨一并送到京师。【《平滇始末》】康熙二十一年（1682年）正月十九日，议政王大臣会议做出决定：“逆贼吴三桂骸骨分发各省，吴世璠首级交与刑部悬挂示众。”另将已押送京师的夏国相凌迟处死，巴养元等五人斩首示众。【《清圣祖实录》，卷100，11页。】
综合各书记载，朝廷所得三桂尸骨不一定是真的。因为世璠临败前，必将他的祖父的尸骨妥为保存，免致败后遭戮，伪造几个疑墓是完全可能的。如果三桂尸体已焚化，更难分出真假。反正随便拿出谁人尸骨，就说成是三桂的，又有谁去辨伪存真！朝廷的目的，不过是作为惩治三桂尸骨，以儆戒后人罢了，而对于一个死人，无任何实际意义！