В последний штурма 2 сентября бойцы Красной Армии пошли на штурм крепости и после двенадцатичасового боя крепость пала. Эмир накануне ночью выбрался из города через Северные ворота, еще остававшиеся свободными, и бежал в кишлак Душанбе в Гиссарскую крепость, которая до конца февраля становится временной столицей эмирата. Действительно, силы противоборствующих были неравны. С одной стороны, винтовки и старинные пушки, с другой дальнобойные орудия бронепоезда. Одиннадцать аэропланов летали над городом, наводя ужас на горожан и разрушая многочисленные памятники архитектуры. Возбужденные студенты мадраса (мусульманская средняя школа на Кавказе) в свою очередь палили из старых курковых ружей в воздух, тщетно стараясь сбить летающие машины. На следующий день русские окружили горящую Бухару. Первым выступил двухтысячный «Турк» (Турецкий полк) который вошел через самаркандские ворота и, выйдя через каршинские начал беспорядочную – пушечную и оружейную – пальбу по бронепоездам. Другие, взяв лопаты, бросились было разбирать железнодорожный путь. Стало понятно, что оборона города была организована плохо.
Эмир сидел в своей загородной резиденции, а верховный судья (член правительства) утолял жажду в чайхане. Многие военачальники не решались выйти на поле боя, тайно помышляя о бегстве. На следующий день бой возобновился с новой силой. От ударов и звуков сотрясались все здания. Горели торговые ряды, много людей погибло под разрушенными зданиями. Свидетели считают, что только в этот день погибло более двух тысяч мирных жителей и защитников города. По свидетельству члена Туркомиссии (полномочного представительства ЦК партии большевиков в Средней Азии) Сокольникова красные потеряли за три дня штурма 600 человек убитыми и раненными. По городу было выпущено 12 тысяч снарядов, которые разрушили пятую часть города. Когда командиры красных бойцов вошли в город, то обнаружили, что «противника в городе нет, а население собирается большими толпами в мечетях и медресе и ждет прихода красных». Все, кто мог передвигаться покинули город.
Эмир, выслушав доклад защитников о сдаче города, промолвил: «Такова судьба. Делать нечего, надо бежать». Алим-хан и его приближенные разместились в семи фаэтонах. Падение эмира в массовом представлении явилось сильнейшим ударом по самой исламской религии. Тот день запомнился бухарцам как «малый конец света». Следуя примеру правителя, тысячи конных, пеших, военных и гражданских отправились прочь от города. Штурм вызвал грандиозный пожар, который продолжался несколько дней, вплоть до 6 сентября. Очевидец утверждает, что в результате красной атаки в Бухаре сгорело и было разрушено 1000 магазинов (духанов), 20 дворцов, 29 мечетей и 3000 жилых домов. Помимо резиденции эмира – Арка, сгорело примерно 300 зданий. Масштабы разрушений подтверждают и сами документы партии большевиков. «История Бухары еще не знала такого».
Революция в крае оказалась неподготовленной, и превратилась и превратилась в форменное выступление Красной Армии, которое нарушило все представления о праве бухарского народа на самоопределение. Бухара фактически оказалась оккупированной страной. По ней было выпущено несколько миллионов пуль и несколько тысяч пушечных снарядов, из которых было немалое количество химических. Сила артиллерийского и пехотного огня была настолько велика, что возможность перехода бухарских солдат на сторону революции сама по себе отпала. Бухара в центре и в местах, прилегающих к вокзалу, оказалась совершенно разрушенной. Уничтожены Исторические памятники были разрушены. Повреждены мечети, а некоторые из оставшихся в целости, были превращены в казармы и конюшни. Начатые пожары и грабежи оказали самое вредное влияние не только на настроение народных масс, но и на представителей Бухарской коммунистической партии, существовавшей в Средней Азии в 1918–1926 годах. Они возмущались, говорили и писали, что Бухару «грабят большевики».