接到萧震雷要组建江浙赣联军的命令之后，华东各省纷纷派出兵力前往秣陵关集结，11月16日，李燮和、李英石、张承槱等人分别率沪军第三、第四、第五师先后抵达，一共八千余人，在秣陵关外扎营。11月17日，何启发率赣军第一师五千多人抵达，11月19日，周传东率浙江第二军两个师一万八千余人抵达，在镇江的南洋第九镇被改编成江苏第三军下辖两个师，同盟会林述庆等人的军队也编入其中，加上收编的一些巡防营三千余人，这个军有一万三千多人，另外萧震雷的江苏第二军第三师和第四师，有两万五千多人，另外还有早已经投靠萧震雷的扬州巡防营的朱福胜、孙七等人也带兵两千人与人前来，联军总兵力达到七万人左右。
这么庞大的一股兵力，让所有参加这次联军的军官和将来们都信心十足，拿下江宁是指日可待之事，但萧震雷很清楚，在这些军队当中，真正还保持着原来战斗力的，估计也只有江苏第二军两个师和浙江第二军两个师，这两支部队补充的新兵很少，战斗力即便有所下滑也问题不大，其他各师由于补充的新兵过多，战斗力肯定出现了大幅度下滑，不过萧震雷有信心，除了李燮和、张承槱这两个师和镇江林述庆等光复会和同盟会领导一部分革命军之外，其他军队都是他的嫡系，指挥起来完全没有任何问题，绝对不会出现不服从命令的现象，他倒是希望李燮和和林述庆、黄郛、张承槱、蒋志清等人不服从命令，到时候他就有借口收拾。
11月16日，萧震雷赶往秣陵关，他赶到不到不久，沪军三个师就先后赶到了，立即有人前来指引李燮和等人安顿部队扎营，然后领着他们前去面见萧震雷。
萧震雷穿着一套没有挂军衔的新军军服，在帐篷里接见了李燮和等人，李燮和、黄郛、蒋志清等四人被人领着走进帐篷，那军官立正敬礼道：“报告长官，沪军几长官到了！”
“你下去吧！”萧震雷挥了挥手，然后对李燮和等人道：“诸位就是这次沪军的带兵之人？”
“报告，沪军第三师师长李燮和、第四师师长李英石、第五师张承槱向长官报道！”
萧震雷还了礼，让几人坐下，他坐在诸位上道：“诸位来得还是最快的，我刚刚收到电报，浙江第二军要后天才会赶来，江西第一师和由徐绍桢的南洋第九镇改编的江苏第三军明天就可以赶到，到时候兵马众多，主要一定要约束好部下，不要与友军起冲突，既然是军人，就要遵守军纪，如有违反军纪者，不管身居何职，一律严惩！诸位都明白吗？”
李英石首先站起来立正道：“是，长官！”
萧震雷又看向李燮和、蒋志清等人，这几人见李英石如此，也不得不站起来立正敬礼答应：“是，长官！”
过了两天，各地军队陆续赶到，萧震雷派人安排他们按照秩序扎营，并召集各路军队指挥官召开军事会议，商量进攻南京的方略。
在军事会议上，萧震雷毫无疑问的被推举为联军总指挥，尽管同盟会这边蒋志清等人心里有些不服萧震雷的年龄，但其他各路军队指挥官都一直赞同，他们想反对也不行，只能服从大多数人的意见。
在军事会议上，萧震雷道：“这从攻打江宁的战役，即是我们夺取江宁，越过长江防线向中原腹地挺进的第一战，也是我们这些新军成军以来的第一战，诸位在各地打响的光复战斗相比这次攻打江宁之战肯定是小巫见大巫，这次是动真格的，是大兵团、大规模战役，双方投入的总兵力答十万人，仅仅我们这边就有七万，南京城内有江防营和巡防营几十个营共计三万余人，我们要在战斗中练兵，没有参加过战斗的士兵都是新兵，现在就是要把这些新兵都练成老兵，唯有通过实战才能做到这一点，就算训练再多、当兵时间再长，没有参加过实战的都不算是老兵，所以我希望诸位在战斗时一定要用心，多想多琢磨多学习！”
“是！”所有人站起来。
萧震雷压了压手，让大家都坐下，又继续道：“好，现在我来说一下这次战役的具体战略部署：江苏第三军第一师孙铭、林庆述部负责由紫金山北攻开天堡城、太平门；北路由沪军三个师攻长江沿岸炮台；中路浙军周传东部由紫金山南攻朝阳门；南路苏军伍世友部攻雨花台、聚宝门；苏军第三军第二师沈同武、柏文蔚部和朱福胜部总攻浦口，以防清军沿津浦路逃窜。赣军第一师作为预备队，海军沿江随同前进准备随时支援！”
大军在原地休整几日，11月25日，萧震雷发出命令，各部队纷纷拔营前往各自进攻地点。
南京的地势较为险要，历来有虎踞龙盘之称，城内城外山冈起伏，炮台林立，易守难攻，五大要塞更为凶险。此刻，张勋已在这五大要塞：乌龙山、幕府山、狮子山、雨花台、天堡城布置重兵守备，以抵御革命军。
吸取徐绍桢上次失败的教训，这次萧震雷作了精密部署。在进攻前的军事会议上，萧震雷指着军事地图一一向各军将帅介绍说：“南京的险要，就在于这五大要塞。我军如果不先占领这五大要塞，就无法攻城。”
他看了看各路指挥官，继续道：“五大要塞，周围六十里，而张勋已经把这五处布成一个相连的战区。其中乌龙山、幕府山是战区的门户。据我所知乌龙山炮台有近20门重炮，杀伤力极强，因此乌龙山炮台只能智取不能强攻，否则，我军将蒙受重大损失。徐军长，据说你与南京总炮台的指挥官成鲲关系不错？不知道你不能不说动他临阵倒戈？”
徐绍祯闻言立即站起来道：“我试试，能不能成我不敢保证！”
随后，徐绍桢与清军南京总炮台的指挥官成鲲秘密联系，在发起进攻前，成鲲带着一部分人树起了起义大旗，并暗中卸下了炮栓，使革命军未伤一兵一卒就占领了乌龙山。事后，萧震雷任命成鲲为江浙联军炮兵炮兵司令。
为了扭转败局，张勋连夜调拨援军，让他们在天亮前夺回乌龙山。无奈大势已去，革命军又相继攻占了幕府山、狮子山。清军在昼夜之间连失乌龙山、幕府山、狮子山三处要塞，张勋急忙调动重炮，加强天堡城、雨花台的太平门一线火力，并派遣江防营提督王有宏带领重兵守备。
11月26日，萧震雷一声令下，革命军发起全线进攻。萧震雷率领参谋团亲赴太平门前线指挥。在太平门驻守的是江防营提督王有宏，此人号称“大胆将军”，是张勋的一员武将，他将联军进攻，便亲自上阵，勇猛作战。萧震雷让部下准备重火力，等王有宏一出马，联军集中火力，他全身中弹百余发，当场毙命。太平门主将一死，清军立刻军无斗志，大败。
痛失爱将，张勋当晚调集城中所有清军，一鼓作气向城外反扑。面对张勋的反扑，萧震雷下令联军集中火力就地防御，清军死伤惨重，原本清军作为守城方，根本不需要如此，可张勋是个性格暴烈之人，冲动之下损失了大量兵力。
战斗两天，在萧震雷的调度和指挥下各军都先后经历过了战斗，得到了战火的洗礼，有过严格训练的部队在这两天的战斗中损失不大，沪军三个师因为都是临时组织起来的巡防营或青帮地痞，战斗力与正规军相去甚远，因此损失较大，李英石的沪军第四师要好一些，毕竟经过蔡威的训练，而且训练时间较长，士兵战斗素养都很高，损失很小。
两日后，联军迫近天堡城，天堡城位于南京紫金山的西高峰，原是太平天国定都南京后，为保卫天京建筑的堡垒，城墙用巨大的石头垒砌，有一夫当关，万夫莫开之势，是军事上控制南京的关口，居五要塞之首。
在前两日的战斗中，各路军队都进展很快，唯有沪军第三师、第五师不仅损失颇大，而且进展缓慢，还有苏军第三军林述庆、柏文蔚等部进展不大，感觉颇有些丢脸，因此这次李燮和、蒋志清、林述庆、柏文蔚等人主动向萧震雷请缨进攻天堡城。萧震雷考虑后答应了他们的请求。
天堡城攻击战打响，革命军各路大军，向紫金山冲击，冲锋号、枪炮声、厮杀声震天动地。天堡城清军，凭险据守阵地，机枪不断扫射，大炮不停轰击。林述庆、柏文蔚等人率领的革命军几次冲锋，都未能突破，双方死伤遍野。
11月28日，武昌方面发来电报，黄兴在汉阳指挥的防御作战失败，汉阳全面失守，北洋军占领汉阳，武昌岌岌可危，各方都知道现在唯有攻克南京方能挽救革命来之不易的大好局面，全国各地都将目光放在了南京之战上。
12月1日，萧震雷下令调来海军战舰，用舰炮轰击天堡城，清军死伤惨重，不得不退却，革命军随即占领天堡城，
12月2日，联军终于攻入南京，南京至此光复。