尽管受限于床弩的精度，第一波次射出的六支巨箭并没有对后周朝廷的征讨大军造成什么严重损失。可双方距离不过三百步、周军这边的炮兵阵地又排的是密集队形，所以六支世箭只有一支箭脱靶，没有命中任何目标，其他五支则或多或少都有所斩获。
眼见一支支如长矛般大小的巨箭或将巨盾及盾后的士兵一同刺穿、或将己方几名士兵串在一起钉在地上，正在全力指挥火器轰击的刘光义不得不分心来关注这一突发情况。虽说以床弩的装填速度，就算支支中的，在己方炸塌澶州城之前也不会对炮兵阵地造成多大的损失。可考虑到这样的骚扰势必会令阵中的兵士、特别是操炮的炮兵心中不安，从而影响轰击效果。所以，略一犹豫，刘光义还是下令三分之一的霹雳炮和弩炮调转方向，扩大原先设定的轰击范围，向澶州城南城门左右两侧百步之外的城墙进行射击，驱离那里的镇宁军、特别是床弩兵，消除其对己方炮兵的干扰。
随着刘光义一声令下，训练有素的后周“神机军”炮兵迅速调整射击方向和角度，在守城的镇宁军床弩兵发射出第二波巨箭之前，便将火药包和开花弹打到了床弩所在位置左近。而随着火药包和开花弹的爆炸，镇宁军床弩战位上顿时是浓烟四起、惨叫连连，负责操作床弩的兵卒被炸倒了一片。那些侥幸躲过轰击的床弩兵则不顾官长的呼喝与打骂，抱着脑袋、头也不回的逃离了战位，向城墙下涌去，片刻工夫就跑了个干干净净，镇宁军唯一可以对后周军造成威胁的装备就此失去了作用——其实，就算床弩兵不逃跑，面对被火药包和开花弹炸得支离破碎或者起火燃烧的床弩，他们也同样没有回天之力。而且，这些调转方向的霹雳炮和弩炮打散的不仅是镇宁军的床弩兵，在炮火所及的区域内，包括正在射击后周军轒轀车的弓弩手也同样被炮火逼得连连后退，根本无法对那些正缓慢却没有丝毫停顿的向自己城门方向移动的轒轀车造成任何实质性威胁。
实际上，从这时起澶州之战的结局就已经注定了。对于这一点，城下的刘光义、赵匡胤等人清楚，在城头上督战的张怀胜也同样心知肚明。所不同的是，刘光义、赵匡胤的心中满是取胜的自信和对未来的憧憬。而此时张怀胜的心中，却是无尽的自责与懊悔。张怀胜自责当初没有力谏父亲放弃与北平军结盟的念头、自责起事之前像父亲及其他支持与北平军结盟的部下一样自欺欺人的认为北平军会依约出兵、自责在北平军背盟毁约之后，自己又将希望寄托在父亲的主动出击之上，而没有接纳部下应效仿当年北汉太原保卫战时作法的建议，既未在澶州城外挖掘可以给周军进攻增加阻碍的壕沟，也未以土袋围城来防备周军直接轰击城墙，更未在城头之上搭建可以抵御周军炮火轰击的坚固堡垒，以反击周军的攻城部队，使自己落得如今这般只能被动挨打，却无任何还手之力的境地。同时，张怀胜也懊悔，懊悔自己在周军大兵压境时的惊慌与失措，过早的将澶州城四门用土石封死，以至现在就算自己想派敢死之士出城攻击敌军的炮兵阵地和轒轀车也不可能。
只是，这世上没有后悔药可吃。事到如今，张怀胜除了尽力维持军心，以便在周军步兵攻上城头、炮火轰击暂停的时候，对对方予以反击之外，已无其他选择。至于投降一途，则早已被张家父子抛在一边——与其作为阶下囚到京城去受人羞辱，还不如死战到底来得壮烈、来得痛快。
张怀胜这边打算决一死战，城下后周军的炸城准备工作却已经接近了尾声。二百余辆轒轀车在炮火的掩护下逐渐接近护城河后，车内的兵卒先是以很快的速度将护城河上一段近三十步长的河道填平，而后又以最快的速度直驱澶州城南门之下。随着二百余辆轒轀车首尾相接，在澶州城南门与后周军炮兵阵地之间便形成了两条由厚木板、生牛皮以及敷于生牛皮之上的泥土掩蔽的通道。顺着这两条通道，一包包约三十斤重的火药包被整齐的填放于城门洞之内，直至顶端。
说起来，城内的镇宁军并非没有反击的机会。随着轒轀车部署到位，为了避免其被自家炮火误伤，进而引起其中正在传递的火药包出现误爆的危险，在轒轀车通过护城河后，刘光义便下令停止对澶州城南门及左右百步范围内的轰击，而是将打击的重点放在城门左右百步之外以及城门内侧。此时，如果城内的守军重回南门之上，完全可以对下面的轒轀车进行攻击。如此一来，既可以阻碍对方在城门洞内装填火药的行动，也可以迫使对方派出兵卒到城下掩护轒轀车，从而给己方直接打击其有生力量、摆脱之前那种只能挨打、无法还手的不利局面的机会。可惜的是，原本负责把守南门及左近城墙的镇宁军兵卒乃至官长早就被周军的炮火打垮、逃之夭夭，而南城门两侧以及城内的守军为周军炮火阻隔，一时也难以靠近南城门。所以，城头上的张怀胜就算心中再怎么焦急，也只能眼睁睁的看着周军的轒轀车部署到位，开始在南城门的门洞内装填火药，却没有办法去阻止。
约莫用了一个时辰左右的时间，五百包近一万五千斤黑火药被一一码放到位。在确认负责装填火药的敢死士卒都已撤离到安全位置之后，随着刘光义的一声令下，一名“神机军”的士兵点燃了手中的导火索。片刻之后，一声惊天动地的巨响自澶州城南门的门洞中发出，巨大的黄黑色烟柱亦腾空而起。随着这声巨响，南城门、南城门所在的南侧城墙，乃至整个澶州城都随之摇晃了起来。而距离爆炸点不过三百步远的周军炮兵阵地同样不能幸免。不但兵士们被震得东倒西歪、站立不稳，就连沉重的弩炮乃至霹雳炮都被这剧烈的震动弹离了地面，偏离了原来的位置。
这次的爆炸是如此猛烈，以至于在爆炸后城上城下、周军和镇宁军双方兵将在一段时间内都处于一种震惊、懵懂、失神的状态，直到坐镇后周军中军的赵匡胤见硝烟散尽后的南城门及左右数十步的城墙已经完全垮塌，残垣断壁形成了一道可供步兵冲锋的缓坡，引兵冲向南城门方向，才将他们的心神重新带回到现实之中。
回复了神智、发现自家兄长已经率兵冲锋的刘光义哪里还敢再有耽搁。他一边命令巨盾兵、长枪兵、刀盾兵，以及两个营的火枪兵原地保护重新开始轰击爆炸点两侧敌军的“神机军”炮兵，一边亲自带领另外两个火枪营冲出炮兵阵地，抢在赵匡胤的中军主力前面，冲上已成废墟的南城门，并守在了废墟两端，以保障这条供己方主力杀进澶州城的通道的安全。
显德九年阴历二月二十二午时末，澶州城被后周征讨大军攻破。张永德、张怀胜父子及其他张家族人、亲信全数战死，无一投降、无一生还。
