1594 年（明萬曆二十二年）正月六日，平壤的日本人衣裝整潔，夾在道路兩旁迎接李如松，小西行長擺出了化干戈為玉帛的姿態，佇立於風月樓等待。然而兵臨城下的明軍卻在門外逡巡，沒有立即派人入城，鑑於祖承訓所部在幾個月前貿然入城吃過大虧，將士們這一次充滿戒心是正常的。日軍在緊張氣氛之下猛然醒悟過來，閉門拒守，四處設立拒馬、地炮（相當於地雷）以及鹿角木柵，並擁盾揚劍，陳兵以待。
明軍針鋒相對地採取圍城措施，因為日軍之中混有朝鮮偽軍的緣故，便在平壤城前立了一面白旗，上面寫道：「朝鮮軍民自投旗下者免死。」
平壤東南兩面臨江，西面靠山，北面的牡丹峰形勢險要，聳立著牡丹臺，是兵家必爭之地。峰上駐紮著數以千計的日軍，與城中守軍遙相呼應。明軍將帥經過偵察後決定對牡丹峰發起攻擊，試探一下對手的戰鬥力。南兵以及部分朝鮮軍隊奉命展開佯擊，在退卻時故意掉下了十餘面鐵盾，等到守軍擁出來互相搶奪鐵盾而亂成一團時，再殺個回馬槍，將之驅逐。一時間，你來我往，場面混亂不堪。
小西行長
巧合的是出城欲迎接李如松的小西行長因形勢突變正好被困於牡丹臺之上，他乘平壤城內附近發生激戰之機，冒險突圍而出，在宗義智等將的接應下僥倖回到了城內。第一天的戰事到傍晚時分結束了，明軍收兵回營後不敢掉以輕心，在夜間用火箭擊退了百餘名潛出城外企圖偷襲的日軍，次日又出動三個營的兵力向平壤的普通門發起騷擾式的攻擊，用佯退的戰術吸引部分日軍出城追擊，然後再回擊，斬首三十餘級，一直追殺至城門之外才罷手。
經過連日來的試探性進攻，總攻終於在正月初八開始了，各路明軍依次漸進，塵土飛揚。其中，遊擊吳惟忠、副總兵查大受攻擊牡丹峰；中軍楊元、右協都督張世爵攻擊七星門；左協提督李如柏、參將李芳春攻擊普通門；副總兵祖承訓、遊擊駱尚志與朝鮮兵使李鎰 、防禦使金應瑞等攻擊含毬門。粗中有細的祖承訓利用日軍輕視朝鮮軍的心理，命令部屬故意偽裝成朝鮮軍，企圖打日軍一個措手不及。
平壤七星門
古書中描繪的七星門之戰
為了迅速拿下平壤，根據「圍師必闕」的作戰原則，明軍統帥部佈置的戰線故意在東門方向開了個缺口，以供日軍棄城而逃。
各路攻城部隊相繼用火炮及火箭一齊射擊敵人的陣地。遺憾的是，威力最強大的大將軍炮由於體積龐大而致使行軍速度過於緩慢，未能及時趕到戰場，否則當面頑抗之敵，必像螳臂擋車般化為齏粉。儘管如此，佛郎機、滅虜炮、虎蹲炮等火炮的吼聲還是如萬雷齊響，一時間地動山搖，硝煙瀰漫，天地晦暗。至此，一場使用火炮與鳥銃互相射擊的大規模戰事開始了，一切都將生動地揭示古代戰爭也同樣可以出現類似於現代戰爭那樣的槍林彈雨、炮火連天的場面。
激戰燃起的烈焰隨著西風蔓延入平壤城內。一些火箭據說有毒，敵人聞了毒煙會頭昏嘔吐，而攻城的明軍則口含解藥，有備無患。
日軍主力幾乎盡數登城，20 餘里的城牆之上四處插著旗幟，他們在鋪天蓋地的炮彈以及火箭的攻擊下頑強地組織反擊，不斷施放鳥銃、砸下大石、潑灑湯水，使攻城的明軍一度退卻。
李如松率領五百餘騎兵在城下來回指揮，親手殺死了一名退卻的士兵，示眾於陣前，以儆效尤。諸軍奮勇再戰，楊元、戚金等將士在火箭與火炮的掩護下經過浴血奮戰，首先登上城牆。不久，李如柏、李芳春殺入了普通門。祖承訓的部隊也脫下朝鮮服飾，露出明軍鎧甲，他們不顧緊急趕來堵截的日軍，猛衝猛打。
明軍進攻平壤
遊擊駱尚志將銃炮挾於腋下，大呼連放，不顧城上敵人施放的槍彈及巨石，率領浙兵強行登上了含毬門。在此期間，李如松直接下令軍中的炮手使用兩門火炮將七星門的城門轟個粉碎，再驅使步、騎兵長驅直入，進行巷戰。遊擊吳惟忠也率軍攻上了城外的牡丹峰，浴血拼殺。各路明軍捷報頻傳，紛紛突破了日軍的第一道防線，進入平壤。
巷戰接著開始，將士們紛紛搬運柴草，準備四面堆積在一些頑抗的據點外，欲放火將其焚燒成灰燼，眼看就要取得徹底的勝利。然而，日軍早已經築起了一種叫作「土窟」的工事。這種工事可以躲避炮彈以及火燒，比較堅固。修土窟時首先要掘地，然後再用石塊及泥土築成牆，上面佈滿了安放鳥銃的洞穴，密密麻麻，就像蜂巢一樣。土窟規格不一，有寬有窄——據說寬的甚至能容納萬人，大量日軍藏身於這樣寬闊的土窟之內，可以佈陣抵擋明軍進攻。
牡丹峰、七星門、普通門、風月樓及平壤城內其他地方都散佈著大量「土窟」。藏身於裡面的日軍拼命抵抗，明軍一時難以攻下。李如松在督戰時坐騎被鳥銃打死，換馬再戰的時候一不留神吸入了毒煙，鼻孔流血，但是他面不改色，繼續堅持在崗位上指揮。李如柏的頭盔也被鳥銃擊中，幸虧盔中棉厚，未至重傷。吳惟忠胸部中彈而負傷，駱尚志則在登城時也被巨石砸傷足部。仗打到這個地步，明軍已經傷亡數千了，只好暫時休戰，班師回營。
經過一天的激戰，日軍損失慘重，小西行長見援軍不至便有意突圍，下令一位叫作大石荒河助的勇士脫下鎧甲，身著單衣攀登上高樓，冒著被弓矢炮彈射中的危險偵察出一條具體的突圍路線來。而這時候的李如松為了避免繼續攻城而加大傷亡，也派出使者要求日軍統帥小西行長退出平壤城。小西行長隨即予以答應，率領著不滿五千的殘部撤離，狼狽南逃，其中有部分日軍在逃亡路上遭到明軍及朝鮮軍伏擊而丟了性命。
據《敘恢復平壤開城戰功疏》的統計，明軍斬獲日軍的首級達到1647 顆。但日軍的傷亡總數不止這麼多，其連同被炮火轟炸、硝煙燻燒及其他原因而死的，總損失超過萬人以上。而明軍陣亡796 人，受傷1492 人。
此戰，各種火器出盡風頭，大放異彩。明軍的火炮在氣勢上完全壓倒了日軍的鳥銃，贏得榮譽。《宣祖實錄》記錄了朝鮮國王李昖與曾在現場觀戰的臣子李德馨進行的一番意味深長的問答，當時李昖問道：「銃筒（指日本人的鳥銃）之聲，不與天兵（指明軍）之火炮同耶？」李德馨回答：「倭銃之聲，雖四面俱發，而聲聲各聞。天兵之炮，如山崩地裂，山原震盪，不可狀言……」李昖讚歎道：「軍勢如此，可不戰而勝矣！」
日軍鳥銃手
平壤之戰結束後，明軍中協在李如柏的帶領下繼續南下，向開城前進。小西行長、黑田長政等各路日軍紛紛棄地南移，向漢城方向撤退，但是加藤清正所部仍然滯留於咸鏡道。
正月二十日，明軍收復開城，在連戰連捷的情況下，李如松判斷日軍會繼續採取避戰的策略而收縮防線，他不顧道路在連日大雨之下泥濘深達膝部，迫不及待地指揮各路精銳騎兵，馬不停蹄地向南疾進，直逼朝鮮首都漢城，企圖一鼓作氣把日軍驅離此地。
追擊戰中的李如松
當時集結在漢城的日軍大約有五萬，主要將領有宇喜多秀家、小早川隆景、黑田長政、小西行長等人。《毛利家記》等日本史籍記載他們得知明軍南下的訊息後，普遍認為李如松已存輕敵之心，正好迎擊，故沒有像不久前那樣棄城而退，反而先令一批搜尋隊伍到臨津江南岸備戰，另外派遣大批人馬尾隨其後。留在漢城的只有作為後備的小西行長等部隊。
明軍大約3000 騎兵的先頭部隊在孫祖廉、查大受、祖承訓以及朝鮮將領高彥伯的率領下，在迎曙驛擊破部分日軍的阻攔，於27 日前進到礪石峴，遭遇了大隊洶湧而來的日軍人馬。
身先士卒的日軍先鋒立花宗茂，身上的鎧甲竟然在兩軍交鋒時被射滿了箭，就像刺蝟一樣。可是明軍終究是寡不敵眾，只得暫時撤離戰場。一場雙方不期而遇的前哨戰匆忙結束了，但這只是激戰的前奏。
立花宗茂的浮世繪畫像
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