接到蕭震雷要組建江浙贛聯軍的命令之後，華東各省紛紛派出兵力前往秣陵關集結，11月16日，李燮和、李英石、張承槱等人分別率滬軍第三、第四、第五師先後抵達，一共八千餘人，在秣陵關外紮營。，11月17日，何啓發率贛軍第一師五千多人抵達，11月19日，周傳東率浙江第二軍兩個師一萬八千餘人抵達，在鎮江的南洋第九鎮被改編成江蘇第三軍下轄兩個師，同盟會林述慶等人的軍隊也編入其中，加上收編的一些巡防營三千餘人，這個軍有一萬三千多人，另外蕭震雷的江蘇第二軍第三師和第四師，有兩萬五千多人，另外還有早已經投靠蕭震雷的揚州巡防營的朱福勝、孫七等人也帶兵兩千人與人前來，聯軍總兵力達到七萬人左右。
這麼龐大的一股兵力，讓所有參加這次聯軍的軍官和將來們都信心十足，拿下江寧是指日可待之事，但蕭震雷很清楚，在這些軍隊當中，真正還保持着原來戰鬥力的，估計也只有江蘇第二軍兩個師和浙江第二軍兩個師，這兩支部隊補充的新兵很少，戰鬥力即便有所下滑也問題不大，其他各師由於補充的新兵過多，戰鬥力肯定出現了大幅度下滑，不過蕭震雷有信心，除了李燮和、張承槱這兩個師和鎮江林述慶等光復會和同盟會領導一部分革命軍之外，其他軍隊都是他的嫡系，指揮起來完全沒有任何問題，絕對不會出現不服從命令的現象。他倒是希望李燮和和林述慶、黃郛、張承槱、蔣志清等人不服從命令，到時候他就有藉口收拾。
11月16日。蕭震雷趕往秣陵關，他趕到不到不久。滬軍三個師就先後趕到了，立即有人前來指引李燮和等人安頓部隊紮營，然後領着他們前去面見蕭震雷。
蕭震雷穿着一套沒有掛軍銜的新軍軍服，在帳篷裡接見了李燮和等人，李燮和、黃郛、蔣志清等四人被人領着走進帳篷，那軍官立正敬禮道：“報告長官，滬軍幾長官到了！”
“你下去吧！”蕭震雷揮了揮手，然後對李燮和等人道：“諸位就是這次滬軍的帶兵之人？”
“報告，滬軍第三師師長李燮和、第四師師長李英石、第五師張承槱向長官報道！”
蕭震雷還了禮。讓幾人坐下，他坐在諸位上道：“諸位來得還是最快的，我剛剛收到電報，浙江第二軍要後天纔會趕來，江西第一師和由徐紹楨的南洋第九鎮改編的江蘇第三軍明天就可以趕到，到時候兵馬衆多，主要一定要約束好部下，不要與友軍起衝突，既然是軍人。就要遵守軍紀，如有違反軍紀者，不管身居何職，一律嚴懲！諸位都明白嗎？”
李英石首先站起來立正道：“是。長官！”
蕭震雷又看向李燮和、蔣志清等人，這幾人見李英石如此，也不得不站起來立正敬禮答應：“是。長官！”
過了兩天，各地軍隊陸續趕到。蕭震雷派人安排他們按照秩序紮營，並召集各路軍隊指揮官召開軍事會議。商量進攻南京的方略。
在軍事會議上，蕭震雷毫無疑問的被推舉爲聯軍總指揮，儘管同盟會這邊蔣志清等人心裡有些不服蕭震雷的年齡，但其他各路軍隊指揮官都一直贊同，他們想反對也不行，只能服從大多數人的意見。
在軍事會議上，蕭震雷道：“這從攻打江寧的戰役，即是我們奪取江寧，越過長江防線向中原腹地挺進的第一戰，也是我們這些新軍成軍以來的第一戰，諸位在各地打響的光復戰鬥相比這次攻打江寧之戰肯定是小巫見大巫，這次是動真格的，是大兵團、大規模戰役，雙方投入的總兵力答十萬人，僅僅我們這邊就有七萬，南京城內有江防營和巡防營幾十個營共計三萬餘人，我們要在戰鬥中練兵，沒有參加過戰鬥的士兵都是新兵，現在就是要把這些新兵都練成老兵，唯有通過實戰才能做到這一點，就算訓練再多、當兵時間再長，沒有參加過實戰的都不算是老兵，所以我希望諸位在戰鬥時一定要用心，多想多琢磨多學習！”
“是！”所有人站起來。
蕭震雷壓了壓手，讓大家都坐下，又繼續道：“好，現在我來說一下這次戰役的具體戰略部署：江蘇第三軍第一師孫銘、林慶述部負責由紫金山北攻開天堡城、太平門；北路由滬軍三個師攻長江沿岸炮臺；中路浙軍周傳東部由紫金山南攻朝陽門；南路蘇軍伍世友部攻雨花臺、聚寶門；蘇軍第三軍第二師沈同武、柏文蔚部和朱福勝部總攻浦口，以防清軍沿津浦路逃竄。贛軍第一師作爲預備隊，海軍沿江隨同前進準備隨時支援！”
大軍在原地休整幾日，11月25日，蕭震雷發出命令，各部隊紛紛拔營前往各自進攻地點。
南京的地勢較爲險要，歷來有虎踞龍盤之稱，城內城外山岡起伏，炮臺林立，易守難攻，五大要塞更爲兇險。此刻，張勳已在這五大要塞：烏龍山、幕府山、獅子山、雨花臺、天堡城佈置重兵守備，以抵禦革命軍。
吸取徐紹楨上次失敗的教訓，這次蕭震雷作了精密部署。在進攻前的軍事會議上，蕭震雷指着軍事地圖一一向各軍將帥介紹說：“南京的險要，就在於這五大要塞。我軍如果不先佔領這五大要塞，就無法攻城。”
他看了看各路指揮官，繼續道：“五大要塞，周圍六十里，而張勳已經把這五處布成一個相連的戰區。其中烏龍山、幕府山是戰區的門戶。據我所知烏龍山炮臺有近20門重炮，殺傷力極強，因此烏龍山炮臺只能智取不能強攻，否則，我軍將蒙受重大損失。徐軍長，據說你與南京總炮臺的指揮官成鯤關係不錯？不知道你不能不說動他臨陣倒戈？”
徐紹禎聞言立即站起來道：“我試試，能不能成我不敢保證！”
隨後，徐紹楨與清軍南京總炮臺的指揮官成鯤秘密聯繫，在發起進攻前，成鯤帶着一部分人樹起了起義大旗，並暗中卸下了炮栓，使革命軍未傷一兵一卒就佔領了烏龍山。事後，蕭震雷任命成鯤爲江浙聯軍炮兵炮兵司令。
爲了扭轉敗局，張勳連夜調撥援軍，讓他們在天亮前奪回烏龍山。無奈大勢已去，革命軍又相繼攻佔了幕府山、獅子山。清軍在晝夜之間連失烏龍山、幕府山、獅子山三處要塞，張勳急忙調動重炮，加強天堡城、雨花臺的太平門一線火力，並派遣江防營提督王有宏帶領重兵守備。
11月26日，蕭震雷一聲令下，革命軍發起全線進攻。蕭震雷率領參謀團親赴太平門前線指揮。在太平門駐守的是江防營提督王有宏，此人號稱“大膽將軍”，是張勳的一員武將，他將聯軍進攻，便親自上陣，勇猛作戰。蕭震雷讓部下準備重火力，等王有宏一出馬，聯軍集中火力，他全身中彈百餘發，當場斃命。太平門主將一死，清軍立刻軍無鬥志，大敗。
痛失愛將，張勳當晚調集城中所有清軍，一鼓作氣向城外反撲。面對張勳的反撲，蕭震雷下令聯軍集中火力就地防禦，清軍死傷慘重，原本清軍作爲守城方，根本不需要如此，可張勳是個性格暴烈之人，衝動之下損失了大量兵力。
戰鬥兩天，在蕭震雷的調度和指揮下各軍都先後經歷過了戰鬥，得到了戰火的洗禮，有過嚴格訓練的部隊在這兩天的戰鬥中損失不大，滬軍三個師因爲都是臨時組織起來的巡防營或青幫地痞，戰鬥力與正規軍相去甚遠，因此損失較大，李英石的滬軍第四師要好一些，畢竟經過蔡威的訓練，而且訓練時間較長，士兵戰鬥素養都很高，損失很小。
兩日後，聯軍迫近天堡城，天堡城位於南京紫金山的西高峰，原是太平天國定都南京後，爲保衛天京建築的堡壘，城牆用巨大的石頭壘砌，有一夫當關，萬夫莫開之勢，是軍事上控制南京的關口，居五要塞之首。
在前兩日的戰鬥中，各路軍隊都進展很快，唯有滬軍第三師、第五師不僅損失頗大，而且進展緩慢，還有蘇軍第三軍林述慶、柏文蔚等部進展不大，感覺頗有些丟臉，因此這次李燮和、蔣志清、林述慶、柏文蔚等人主動向蕭震雷請纓進攻天堡城。蕭震雷考慮後答應了他們的請求。
天堡城攻擊戰打響，革命軍各路大軍，向紫金山衝擊，衝鋒號、槍炮聲、廝殺聲震天動地。天堡城清軍，憑險據守陣地，機槍不斷掃射，大炮不停轟擊。林述慶、柏文蔚等人率領的革命軍幾次衝鋒，都未能突破，雙方死傷遍野。
11月28日，武昌方面發來電報，黃興在漢陽指揮的防禦作戰失敗，漢陽全面失守，北洋軍佔領漢陽，武昌岌岌可危，各方都知道現在唯有攻克南京方能挽救革命來之不易的大好局面，全國各地都將目光放在了南京之戰上。
12月1日，蕭震雷下令調來海軍戰艦，用艦炮轟擊天堡城，清軍死傷慘重，不得不退卻，革命軍隨即佔領天堡城，
12月2日，聯軍終於攻入南京，南京至此光復。