Po pierwszych nieudanych atakach dywizji tundżańskiej na twierdzę, dowództwo bułgarskie ograniczyło się do jej zablokowania i odcięcia od głównych sił osmańskich. 6 listopada Bułgarzy opanowali wzgórze Papas Tepe w południowym sektorze obrony, które służyło odtąd jako punkt obserwacyjny dla artylerii. Ekstremalnie ciężkie warunki zapanowały w rejonie Adrianopola w lutym 1913, kiedy grubość pokrywy śnieżnej sięgała 2 metrów, a temperatura spadała poniżej -18 °C. W marcu strona bułgarska podjęła przygotowania do szturmu generalnego.
O losach bitwy zdecydowały dwa nocne ataki. 24 marca Bułgarom udało się skrycie podciągnąć lekką artylerię pod stanowiska tureckiej piechoty i opanować nagłym atakiem zewnętrzny pierścień fortyfikacji. Dwie kolejne linie obrony tureckiej nie odegrały znaczącej roli. Rankiem, 26 marca oddział bułgarskiej kawalerii wdarł się do miasta. Mehmed Şükrü Pasha o godzinie 13:00 podpisał akt kapitulacji.