第二攻击波由安那托利亚和罗马尼亚的部队发动，他们集中攻击西北部的布兰奇恩城墙，这段城墙在11世纪时建造，较其它城墙脆弱得多，1204年十字军就是从这段城墙攻入城内。安那托利亚和罗马尼亚的部队作战勇猛，但狭窄的地形限制了他们的兵力优势，守城部队不用瞄准即可大量射杀敌人，一度他们突破攻入城内，但立即被守军拼死赶出。经过两个小时的殊死抵抗，希腊人并没有后退一步，君士坦丁十一世的大喊声激发了士兵们的最后努力。
在这个关键时刻，穆罕默德二世派上了他的王牌军：土耳其新军发起第三攻击波。从14世纪开始，奥斯曼帝国在被征服的巴尔干斯拉夫人中，选出一些最强健的男童，使其改信伊斯兰教，并接受军事训练，组成一支奥斯曼帝国最有战斗力的军队。
这批生力军如猛虎下山般向守军杀去，苏丹则手拿一根铁矛锤骑在马上督战，锐利的双眼观察战场上的瞬间变化。同时一批执法人员排在阵后，部队只许进不许退。战场上的厮杀开始进入白热化，鼓号齐鸣的军乐声，从阵地，战船和浮桥上发出的大炮声，双方的嘶杀声，一时间此起彼伏震耳欲聋，惨烈血腥的战斗难以用言语形容。
真正的转折点是击中城防总指挥古伊斯提尼亚尼的那一箭（或一），当他看到自己鲜血直流，觉得疼痛无比，顿时丧失勇气，急着要去找外科医生，君士坦丁十一世赶忙拦住他喝道：“你的伤势很轻，目前情况危急，你要留在这里坐镇！”已经全身战栗的他毫不理会，从内墙的一个裂口处逃走，乘船逃离了君士坦丁堡，在抵达希腊希俄斯岛后不久就因伤重而亡。热那亚的军队一见首领逃走，军心大乱也开始撤离战场，独剩君士坦丁十一世率军苦战。
情势急转而下，穆罕默德二世见机催动新军发动更加猛烈的攻势，守军的防线开始全面动摇。土耳其一名叫哈桑的巨人勇士，带着30名敢死队，爬上了外墙的最高塔楼，他砍断了拜占庭的军旗，高举新月战旗站在高塔之上，虽然最后被射中27箭打落下来，但他鼓舞了新军的士气，动摇了守军的军心，很快守军抵挡不住，提奥多西城墙的外城墙被攻破，蜂拥而入的新军与内、外城墙之间的守军展开肉搏。
5月29日天将放亮之时，一群士兵无意中发现内城墙的科克波塔门没有被封死，于是借机冲进城内，顷刻间土耳其人密密麻麻地涌了进来。
舰队司令特里维沙见此便知大势已去，于是集结剩下的八艘军舰和数十艘商船准备撤退。并希望君士坦丁十一世能上船流亡，但这位自知将会成为末代皇帝的君主，拒绝从他的首都逃走，决意战死沙场以身殉国。
在汹涌混乱的厮杀中，守卫在君士坦丁十一世周围的贵族警卫全部阵亡，皇帝悲愤地喊道：“难道找不到一个基督徒把我的头砍下来吗？”最后他被杀死在混战中。
在被围困53天之后，千年的基督教帝国被穆斯林踩在了脚下，标志着欧洲中世纪的结束。
而这一次战争，向西欧宣告了“第三次黄祸”的正式到来……