明军分别从南面的历山门和西面的泺源门发起攻击，在两个城门方向，琼州军炮兵升起了两颗热气球，热气球上的明军火炮观测员寻找清军炮位，再用旗号引导地面的炮兵向城内清军炮位发起炮击。
前装线膛炮装填速度并不快，但射程远，精度高。在热气球引导下，呼啸的炮弹准确落在清军的炮位上。
四门六角线膛炮和十二门前装线膛炮轮番开火，前装线膛炮是由三磅炮改成的，由于采取了圆锥形的炮弹，炮弹重量也从三磅增加到六磅，膛压增加，原本是青铜的炮身外加再加上一个铜套子，用来增加炮膛强度，铜套外面再箍上钢圈。当然了，炮的重量也由原来的两百斤增加到五百斤。
六角线膛炮的开花炮弹价格过于昂贵，发射的都是实心弹。前装线膛炮的开花炮弹价格要便宜许多，先用实心炮弹试射过之后，就开始发射开花弹。
高速旋转的线膛炮炮弹夹杂在铺天盖地落下的滑膛炮炮弹之中，砸在清军炮阵位上。落下的开花弹炸开了一团团火球，转眼之间，就把城头清军的炮台炸成了一片火海，山东清军耗费了巨资打造的大炮被一门接一门摧毁。
城头清军也开炮反击，可是无论是射程还是精度，都无法同明军的大炮相比。明军经过一个时辰的炮击，清军二十门红夷大炮全部被摧毁，佛郎机、将军炮、虎蹲炮等小炮也被摧毁多门。不过张凤仪见势不妙，就让人把那些轻便容易搬运的小炮搬下城头，躲过了明军的炮击，那些炮才得以保存下来。
虽说未能摧毁清军所有火炮，但是也无所谓了，残余的清军小炮射程还不如明军的攻城臼炮远，明军在动用六十四磅攻城臼炮轰击城头的时候，已经不会受到清军炮火威胁。
琼州军升起热气球，观察城内清军炮位，引导炮兵开火的同时，明军的氢气飞艇也升空。赵峥和他的三名兄弟脚踏踏板，螺旋桨推动纺锤型的飞艇，飞入济南城内上空，对城内进行侦察，并画下了城内的布防图。
“很明显，鞑子除了在城头布置，在城内也进行了布置，他们也知道城墙守不住，要学我们的巷战了！”赵峥一边画着图，一边对他的兄弟说道。
氢气飞艇的飞行高度为一百丈，这样的高度如果放在后世来讲当然是低空了，可是在这个年代，根本就没有任何武器可以威胁到这艘氢气飞艇。有清军试图抬起佛郎机炮的炮口，对空中飞过的氢气飞艇开炮，可是火炮的仰角不够，根本够不着飞艇。赵峥驾驶着氢气飞艇，在城内上空飞行一圈，用了一个时辰侦察。
等到氢气飞艇安全返航，回到地面的时候，明军已经完成了对清军炮台的摧毁式打击，大批的辅兵正在挖掘壕沟往前推进，准备在一里之内修筑炮台，用臼炮轰击城墙。
经过两天两夜的施工作业，用来安置臼炮的炮台完工。炮台是布置在土堆后面，泥土都是挖掘壕沟的时候挖出来的。明军炮手和辅兵用牛车拉着六十四磅臼炮，进入了炮位，架起臼炮，对准前方的济南城墙。
接下来的工作，就是填平护城河。
济南城号称泉城，护城河的水源就是来自大明湖，而大明湖的水主要是来自泉水，城内有珍珠泉、濯缨泉、芙蓉泉和王府池子（德王府）等诸泉，为大明湖提供了丰富的水量，使得明军无法从城外断绝水源，只能填埋一部分护城河。
战鼓隆隆，一辆辆满载着沙袋的盾车被辅兵推了出来，缓缓往城墙方向推去。抵近护城河之前，明军辅兵被迫停下车，用刀斧劈砍挡路的木桩、鹿砦等障碍物。
城头清军对正在作业的辅兵开铳射箭，造成辅兵一定的伤亡。但是明军报复的火力更加凶猛，装备了新式线膛枪的散兵和狙击手登上巢车、望楼，居高临下射出子弹；普通的线列阵步兵也都换上线膛枪了，使用米尼弹射击城头清兵。
火力上的压制可以说是一边倒的，射程远，精度高的线膛枪不断射出灼热的子弹，犹如割破空气的利刃，夺走城头一个又一个清兵的生命。
被线膛枪打得死伤惨重，绿营清兵弓箭手和鸟铳手再也不敢露头射击。
明军辅兵只用了两天的时间，就在护城河上填埋出四条通道。由于泉城内的泉水不断的涌出，护城河不可能断流，明军辅兵还在城下挖掘了引水沟，把河水引走，以免河水上涨，影响到明军的进攻。
填平壕沟之后，接下来要做的就是炮击城墙。
六十四磅臼炮还是最好的攻城武器，尽管琼州军手中有威力更大的三十二磅长管加农炮，六十四磅加农炮，还有一百一十磅线膛炮，可是那些炮都是舰炮，重量十分沉重，在河边江边还能使用，对内陆城市进攻，还是相对轻便的六十四磅臼炮管用。
八门六十四磅臼炮架起来，炮手们装填好炮弹，对城墙发射实心炮弹，进行试射。
“轰轰”炮口喷出火光，沉重的实心炮弹飞上天空，有的炮弹落在护城河中，腾起了冲天水柱；有的砸在城墙上，如此重的炮弹落下去，城墙上立即被砸开裂缝；还有的炮弹掠过城墙，落在城内，砸塌了房子。
经过校正之后，臼炮再次发出轰鸣声，这次有一半炮弹落在城墙上。
“换上开花炮弹，给我轰开城墙！”王羽下达了命令。
炮声隆隆，腾空而起的臼炮炮弹犹如火雨流星，向城墙砸了下去。开花炮弹落在城墙上，炸开了一道道裂口。装填了新式炸药的六十四磅开花炮弹威力极大，几发炮弹落下，城墙就倒塌了一大片。
也就在臼炮轰击城墙的同时，另外两个方向上的明军发起猛烈的攻势。明军辅兵在线膛枪手的掩护下，把攻城车辆推进到城下，接着爆破组就炸塌了两段城墙。
担任刀盾手的两淮子弟兵涌向了被炸开的城墙，有的明军直接冲过了被填平的护城河；有的明军推着壕桥车，向未被填平的护城河冲去，冲到护城河边上，架起壕桥，接着就旋风一样杀过了护城河，涌向缺口处。