В ходе наступления Бакинский полк потерял более 30 офицеров и 2 тыс. солдат, поэтому некоторыми ротами командовали прапорщики. Первой в форт Далан-Гез ворвалась 10-я рота 153-го полка, и ее командир прапорщик Навлянский был убит (посмертно награжден орденом Св. Георгия 4-й степени). На следующий день пал форт Тафта (войска генералов Н.М. Воробьева и Ф.М. Волошина-Петриченко), наиболее сильная позиция эрзерумского укрепленного района, имевшая решающее значение в обороне крепости. Турки пробовали контратаками отбить форты, однако были отражены: за ночь 31-го числа Бакинский пехотный полк отразил 8 контратак противника, причем последняя атака отбивалась одними штыками. Ночью, когда кончились последние патроны, один из солдат сумел провести в отрезанный форт ослика с боеприпасами. Это помогло отбить последнюю — девятую — контратаку врага. Из усиленного батальона полковника Пирумова (1400 штыков) в строю осталось только три сотни бойцов, почти все из которых были ранены. В стрелковую цепь ложились даже те раненые, что уже не могли самостоятельно передвигаться, но еще могли держать в руках винтовку. Форт так и остался в руках русских.
Русские атаковали двумя колоннами с севера и востока. На рассвете 2 февраля русские части взяли форт Чобан-Деде. Нельзя сказать, что эти победы дались легко: турки не только отбивались огнем, но и постоянно переходили в контратаки, воскрешая кровопролитные штыковые бои прошлых войн, когда огневая мощь войск еще не была столь высока, как в эпоху скорострельного оружия. Но сдержать натиск русских противнику не удалось, и как только исход сражения стал ясен, воля к сопротивлению в рядах турецких войск сломалась. На следующий день, 3 февраля, разгромленные войска 3-й турецкой армии побежали на восток, и уже вечером 39-я пехотная дивизия ген. Ф.Т. Рябинкина, сформированная в Эриванской губернии (153-й Бакинский, 154-й Дербентский, 115-й Кубинский, 156-й Елизаветпольский пехотные полки), вошла в Эрзерум. Император Николай II записал в своем дневнике: «3-го февраля. Среда. Сегодня Господь ниспослал милость Свою — Эрзерум — единственная турецкая твердыня — взят штурмом нашими геройскими войсками после пятидневного боя…».
В этот момент в крепости находилось все, что осталось от растерзанной 3-й турецкой армии: около 30 тыс. чел. при 112 полевых орудиях и 39 пулеметах. Только в крепости в плен попало 13 тыс. солдат и офицеров противника (командарм–3 Махмуд-Киамиль-паша, возвратившийся на фронт аккурат перед самым штурмом, еле-еле сумел уйти). Трофеями русских стали 327 крепостных орудий. А 4 февраля Сибирская казачья бригада, перехватывавшая пути турецкого бегства с севера, захватила западнее Эрзерума остатки турецкой 34-й пехотной дивизии со штабом и 20 орудий. Выдающуюся роль в подготовке победы под Эрзерумом сыграла немногочисленная авиация Кавказской армии. Как считает исследователь, «основой для прорыва явились данные аэрофотосъемки турецких позиций, проведенной русскими летчиками, а основой для взятия Эрзерума — данные русской воздушной разведки о беспорядочном отходе турецких войск в направлении Эрзерума. Само взятие Эрзерума также обеспечивалось данными аэрофотосъемки мест расположения артиллерийских батарей и резервов турецких войск, а также укреплений сильнейшей турецкой крепости Деве-Бойну и форта Чобан-Деде. Вскрытый русской авиацией, слабо укрепленный турками 10-километровый промежуток между фортами Тафта и Чобан-Деде был использован для нанесения главного удара»{420}.
Преследование бегущего неприятеля, организованное с целью окружения и дальнейшего полного уничтожения остатков 3-й турецкой армии, продолжалось еще шесть дней. Для организации преследования все вышедшие в эрзерумскую долину части были временно подчинены командиру 2-го Туркестанского армейского корпуса ген. М.Н. Пржевальскому. Части 1-го Кавказского корпуса слишком сильно пострадали в ходе штурма, а потому преследование возлагалось на казачью конницу и пехоту туркестанцев. В числе преследующих войск оказалась Сибирская казачья бригада, сумевшая пробиться сквозь снежные заносы в горах на равнину еще до падения крепости. Наконец, так как задача дальнейшего продвижения в глубь неприятельской территории перед войсками не стояла (не было резервов), новый рубеж обороны был занят русскими войсками в 20 верстах западнее покоренного Эрзерума. Новые массы пленных и трофеев пополнили русские тылы, хотя их число могло быть и еще большим. Как оценил итоги штурма историк, «концентрический удар русских войск по левому крылу турок сломил его и вывел русских в Эрзерумскую долину, однако неправильное нацеливание 4-й Кавказской стрелковой дивизии и упорное сопротивление арьергардов турок не позволили русским прорвать фронт и использовать для действий на сообщениях турок свою конницу»{421}.