Эффект неожиданности был полным: предназначенные для защиты стен солдаты, опасаясь стать свидетелями разрушения других участков, оказали слабое сопротивление легионерам, бросившимся на штурм. Сулла лично руководил операциями, без конца заменяя уставших солдат свежими войсками, бросая угрозы и подбадривая, возбуждая рвение у сражающихся, клянясь, что победа не за горами. Но и Архелай тоже действовал на свой страх и риск: он по мере необходимости замещал свежими войсками те, у которых появились признаки усталости; угрожал и подбадривал своих солдат, возбуждая в них пыл, обещая, что скоро будет покончено с нападающими.
В конце концов Сулла был вынужден дать сигнал закончить сражение: ему не удалось воспользоваться проходом, а штурм был слишком губительным, чтобы его продолжать. Все же он поблагодарил своих людей за мужество. После ремонта, который Архелай проводил в течение всей следующей ночи, Сулла попытался еще раз атаковать, полагая, что заделанную дыру будет легче разрушить, так как она еще свежая. Но понтийцы обеспечивали усиленную охрану, он рисковал большими потерями.
Тогда Сулла отказался взять Пирей силой. Оставалось только надеяться уморить его голодом. Если принимать во внимание выходы Архелая к морю, могла засветиться надежда на далекое будущее. Аристион же в Афинах находился в совершенно другом положении: обозы, которые ему отправлял понтийский союзник, не поступали с того времени, как Сулла усилил блокаду, соорудив укрепленные установки и ров, как для того чтобы воспрепятствовать снабжению, так и чтобы пресечь любой выход из города, зная, что голод тем сильнее, чем больше осажденных. Таким образом, оказалось, что Афины падут быстрее, чем Пирей: по сведениям, которыми он располагал, афиняне уже съели весь скот, сварили все кожаные вещи и были на последнем издыхании; уже поговаривали о многочисленных случаях людоедства. Определенное число представителей афинской аристократии очень хотели бы положить конец голгофе, ведя переговоры с Суллой, но Аристион, поддерживаемый азиатскими солдатами, которых ему направил Архелай, грубо прогнал пришедшие к нему делегации. Однако констатируя ослабление своей защиты, он кончил тем, что направил к Сулле эмиссаров. Прием был коротким: греки думали произвести впечатление на своего противника воспоминаниями о славном прошлом Афин, подробно рассказывая о подвигах Тесея, мидийских войнах. Сулла рассердился и выставил их вон, заявив, что римляне пришли не для того чтобы получать уроки истории, а подчинить непокорных.
Его разведывательная служба указала слабое место в стене, которое, вероятно, не являлось объектом особой защиты: речь шла о зоне, называемой Гептахалкон, недалеко от ворот на Пирей. Он сам отправился на местность и решил предпринять неожиданный штурм с этой стороны. Первым солдатом, который взобрался на стену и позднее заслужил венец, был некий Марк Атей. Он ожесточенно дрался, удерживая позицию, хотя и сломал свой меч о шлем защитника.
По правде говоря, римляне не встретили ожесточенного сопротивления: люди были слишком ослаблены продолжительным недоеданием, чтобы оказаться опасными и город был быстро окружен. Однако Аристион и часть гарнизона укрылись в Акрополе, где, вероятно, оставалось немного еды. 1 марта 86 года до н. э. римские солдаты проделали огромную брешь в стене, которая соединяла Святые ворота с Пирейскими, и через нее-то к полуночи Сулла вошел в Афины во главе своей армии; город был освещен факелами, их несли тысячи легионеров, звучали трубы и рог, объявляя торжественный вход победителя.
Многие афиняне покончили с собой, чтобы избежать расправы; много других были задушены римскими солдатами, которым Сулла предоставил право грабить город (там с ужасом обнаружили, что во многих домах рабы были приготовлены для употребления в пищу). Разграбление Афин армией осталось в памяти греков как беспримерный акт вандализма и во многом способствовало созданию образа холодной жестокости Суллы: это явилось местью за оскорбления, безмерно унижавшие его самого и его жену Метеллу, которыми сыпали афиняне со своих стен во время осады.