在大炮的掩护下猛攻，要塞炮台群数次易手，双方变成残酷的拉锯战。
10月5日，尼布楚要塞上的沙俄军队阵亡已经超过二十万人，余下十万余人尽皆带伤，只有不足三万人可战斗。
中华帝国军同样损失惨重，阵亡六万余人，伤七万余人。
残酷的战斗令双方都筋疲力尽，中华帝国军利用飞艇朝着尼布楚要塞洒传单，要求俄军投降，否则将实施更大规模的毒气作战。
此时，要塞内已经濒临弹尽粮绝惨境，中华帝国投放毒气作战，令俄军损失惨重。保罗涅夫也因此中毒，因缺乏药品，最终陷入了昏迷状态。
6日下午，保罗涅夫大将不治身亡，副官索洛夫少将以保罗涅夫名义宣布停战投降。
10月7日，中华帝国军占领尼布楚要塞，至此，沙俄帝国赖以讨价还价的最后一张牌丢掉，远东再无立足之地，也无力再战。
8日，俄国外交大臣抵达伦敦，同英国首相进行秘密会议，俄国承诺放弃对阿富汗反英军队的支持，在波斯帝国问题上也愿意让步，请求英国政府尽快向中华帝国施压，结束战争。
10月10日，在北京斡旋的俄国御前大臣斯佩兰斯基成为全权谈判代表大臣，同中华帝国外交大臣全权代表大臣唐绍仪举行谈判。
双方谈判不到一个小时，御前大臣斯佩兰斯基全部接受了中华帝国政府提出的八个条件。而中华帝国也面临来自法国、英国、美国的外交压力，最终将赔款数额降至六千万英镑，其他领土条件维持不变。
会议在英法美德意奥等国的见证下，中华帝国同沙俄帝国签署了中俄《北京合约》。
合约主要内容为之前中华帝国提出的八个条件为主，增加了遣返战俘，赔款实效，俄民回迁，国界划定等条款。
条约主要内容是割地和赔款两项。
割地：沙俄帝国将远东七州325万平方公里的土地割让给中华帝国，并包括西大兴安岭（雅布格诺夫山脉）——柏海尔湖（贝加尔湖）——东萨彦岭——西萨彦岭一线以南地区100万平方公里。俄国总计割让435万平方公里土地给中国，其中150万平方公里的土地本就属于中国。
赔款：沙俄帝国赔偿中华帝国经济损失六千万英镑，限期三个月偿清，应以英法德美四国银行团贷款偿还。
合约签订日起，双方罢兵言和，重归于好，相互善待对方国民，相互遣返战俘。
割让土地内之俄国国民，自条约签订日起，一年内准许回迁俄国本土，此后将视为中华帝国公民，应遵守中华帝国法律法规。
条约正式批复后，中俄两国应解除战备警戒，解除战争总动员令，安抚各自国民，禁止出现反对另一方之示威、抗议、游行等影