1894年9月15日晨，日军按计划对平壤发动总攻……战役在三个战场展开。
其一为大同江南岸战场；
其二为玄武门外战场；
其三为城西南战场。
9月15日凌晨3时，大岛义昌指挥的日军第九混成旅团共3600人，分左、中、右三路向大同江南岸守垒清军发起进攻。
马玉昆指挥的毅军和卫汝贵的盛军各一个营，共2000人立即进行自卫还击，大同江北岸清军大炮也隔江遥击，炮火极为猛烈。
清军人数虽处于劣势，但打得却非常好，他们装备有先进的毛瑟步枪和加特林机枪，加之地形开阔，易于发挥火力。
日军进攻部队暴露在垒前开阔地面，毫无掩蔽，死伤甚多。
两军激战大半日，至午后一时，大岛义昌只得下令退却。午后二时，日军全部狼狈退离战场。
玄武门、牡丹台一线是日军的主攻方向，参加进攻的日军为朔宁、元山两个支队，兵力将近八千人。
清军守卫部队是左宝贵的奉军三营1500人，以及江自康仁字两营四哨1400人，攻守双方的兵力相差2.7倍。
9月15日凌晨4时许，日军发起猛烈攻击，守垒的奉军在左宝贵指挥下，凭险英勇拒守。
战至上午十时，总兵左宝贵中炮阵亡。
日军夺占玄武门后，向城内继续推进，遭到聂士成部顽强狙击。日军不知虚实，旅团长立见尚文见一时难以攻进内城，便暂时中止了战斗。
在城西南战场，进攻的日军为野津道贯率领的第五师团本队。该部几次出动步兵向清军堡垒冲锋，在卫汝贵盛军的坚决抵抗下，都未能得手。
到午后二时，平壤三个战场的基本形势是：大同江南岸战场，马玉昆所部毅军击溃了日军进攻，获得胜利。
西南战场，胜负未分；
只有城北玄武门战场各垒被攻陷，牡丹台、玄武门失守，但日军尚未入城，对清军来说战事犹有可为。
两军伤亡差不多，且清军军需足以守城一个月，而日军弹药、粮食即将告罄，加上平壤已经开始下雨，日军冒雨露宿，处境极为困难。
如清军决心坚守，战局很可能发生转机。
但是，牡丹台、玄武门的失守和副帅左宝贵的阵亡，使清军主帅叶志超吓破了胆。他与众将商议，决定弃城逃走。
聂士成、马玉昆提出异议，但叶志超不听。
1894年9月15日夜8时，清军开始撤退，结果遭遇了日军伏击。
因为撤退仓促，缺乏组织性，正面战场没有失利的清军在撤退途中遭遇重大伤亡，被日军击毙一千多人，另有将近七百人被俘。
一将无能累死三军！
直隶提督叶志超恍似惊弓之鸟，带着亲兵头也不回地向北狂奔。
丰升阿率领的奉天练军盛字营和吉林练军两千多人，驻扎在平壤北部的顺川，以为清军后路，见主帅叶志超逃至，跟着一起向北逃。
9月16日晨，日军进入平壤，虏获清军的军火、弹药、粮食及其他各种物资不计其数。
一直积极协助清军作战的朝鲜平安道观察使闵丙奭，见清军如此不中用，遂投降了日军。
叶志超，字冠群，号曙青，他年轻时候身材魁梧，猛力过人。打太平军的时候，总是一马当先，冲锋陷阵，屡建战功。
之后在围剿捻军、镇压热河教匪等等战争中，他都频有战功，是淮军中的勇将，积功升至直隶提督，赏穿黄马褂。
但岁数老去的叶志超，已经变的毫无胆气，李少荃派他去朝鲜时候，他不敢去，托周馥说情。
李少荃说：“亦未必便战，何怯！”叶