W tym samym czasie Zamoyski wysłał do króla list z prośbą, by nie odwoływał go spod Zawołocza.
Rozpoczęto jeszcze większe prace oblężnicze (pod kierownictwem Mikołaja Urowieckiego), których celem było wybudowanie dwóch mostów: dla Polaków i dla Węgrów. Tym samym atak byłby kierowany z dwóch stron, a prawdopodobieństwo zerwania się któregoś z mostów byłoby mniejsze. Tymczasem 16 października do armii Jana Saryusza dołączyły oddziały posiłkowe (ok. 1000 Węgrów pod wodzą Stefana Korali i 900 polskiej jazdy). 19 października rozpoczęto regularny ostrzał rosyjskiego punktu oporu.
Dzień ostatecznego szturmu wyznaczono na 23 października. Zamoyski wyjechał przed szeregi zgromadzonych i przygotowanych do walki żołnierzy i wygłosił do nich płomienną mowę. Przygotowania okazały się jednak niepotrzebne. Rosjanie przeczuwali, że wojsko Rzeczypospolitej nie odstąpi, dopóki nie zdobędzie Zawołocza, a sama twierdza nie miała oparcia ani w większych miastach obsadzonych przez wojsko carskie, ani w samej armii Iwana Groźnego, która nie podejmowała działań zmierzających do odsieczy. Załoga poddała się.
Po bitwie W zajętej twierdzy armia polska odśpiewała Te Deum. Zwycięstwo uczczono również salwami armatnimi i bogatą ucztą.