李福南下令撤四門之橋，吶喊放炮，徹夜不絕。日軍四散縱火，數裏之內煙霧熏天，日軍於煙霧之後連發火繩槍還擊，半夜而還。
宇喜多秀家得知消息大怒：“時不我待，必須立刻拿下南原！督促各隊連夜多造雲梯，要五百架！明日填濠平路，出動箭樓各列鐵炮隊，務必將城門守兵全部射殺，一舉攻入南原城內！”
小西行長勸道：“總大將不必如此憤怒，南原絕不會重演幸州之敗，畢竟南原不過孤軍頑抗，外無強援，一兩日之內必將爲我所有。”
島津義弘獻策道：“敵軍主力仍在，南原仍非輕易可破。我聞朝鮮各軍對壬辰之敗頗爲不服，認爲我軍是佔了他們毫無防備的便宜，因此如今他們被迫困於城內，心中難免不甘。
由此我認爲，可引誘敵軍出城，當我們數次攻城之後，可故作疲憊不堪之狀，盡顯混亂而退，以使敵軍認爲有機可乘。同時，則派遣五千足輕，身覆黃土伏埋於地，若李福南麾下的朝鮮騎兵果然出動，則立刻圍殲，如此敵軍精銳盡失，南原唾手可得。”
宇喜多秀家詫異道：“這不是忍者之法麼？島津殿下，你怎麼會想到用這種邪術來充當戰法？身爲武士，此舉可不恰當。”
島津義弘道：“忍者之法當年多次令各路大名傷亡慘重，可見極爲實用，只要能迅速殲滅敵軍主力，我們便能高枕無憂，所用何法又有什麼關係？只是我未得忍法玄妙，應該做不到像忍者一樣出神入化，但對付朝鮮軍應該還是綽綽有餘。”宇喜多秀家應允。
八月十三清晨，日軍再圍南原，多造飛雲梯預備登城，在火繩槍掩護下填濠作路，出動箭樓俯瞰南原，以使火繩槍隊可以居高臨下。如此，南原外城守兵一時死盡，日軍趁機蜂擁登城，但數次被朝鮮軍擊退，盡顯疲憊，陣型散亂不堪，午時再退本營。
李福南欣喜不已，道：“倭寇連日激戰，我軍一直被敵壓制，倭寇必認定南原遲早陷落，以至於不顧一切強攻。我方纔見倭寇敗退時皆十分疲憊，陣型大亂，應是筋疲力盡急需休整，如此正是奇襲之時。”
任鉉認爲此舉過於冒險，並非萬全之計，不如還是堅守以待救。
李福南不聽，搖頭道：“堅守南原已有兩日，全州至今未援，可見是畏敵如虎、按兵不動了，不能指望！等我們全陣亡在南原，全州也不會發兵救援的。現在不能再坐等外援，只能靠我們見機行事，不必多言，執行軍令！”
李福南遂領全部北境騎兵出城出擊，他這支騎兵是朝鮮昔日王牌軍北境騎兵所剩不多的一支。既然原先就是精銳，現在北境騎兵所剩無幾，那就更成了朝鮮軍中的寶貝疙瘩，裝備糧餉都被力保，因此戰鬥力還是不差的。
日軍見狀，很快佯裝敗退，北境騎兵追過石橋，誰知日軍竟身覆黃土伏於地面，突而奮起，不計其數，幾乎將李福南包圍。
日將島津義弘親臨戰陣，手持野太刀領兵殺出，李福南大驚之下急令回撤，北境騎兵死傷三四百之多，倉皇退回南原。不過他退得還是夠快，以至於島津義弘未能全殲這支北境騎兵，罵罵咧咧憤恨而歸。
島津義弘回營後依然大罵不止，小西行長勸道：“島津殿下所設計謀堪稱兇險，只是的確沒有忍者運用純熟，再加上北境騎兵到底也是頗有戰力的朝鮮精兵，能殲敵數百已經是很好的結果了。總大將，我看不如招降朝鮮軍，就讓我來對其將領勸降，讓其獻出南原吧。”
宇喜多秀家立刻斥責道：“小西！太閣殿下已有嚴令，不準再對朝鮮及明軍有任何協商，你該知道這道命令實際上就是在警告你，你還敢違抗太閣殿下的命令麼！”
小西行長辯解道：“並非協商議和，南原是我們志在必得的，只是若能使其出城獻降，我們也可減少傷亡。正如總大將此前所言，我們的目標是整個朝鮮，不必在此過多浪費時間，我也不會給他們時間考慮，會限他們立刻答覆，若敵軍仍頑抗到底，再一舉將其殲滅也就是了。”
宇喜多秀家不欲爭辯，便叮囑道：“小西，我可以允許你這一次，但你絕不可心存僥倖或另有企圖，我會令軍中即刻準備焙烙玉，一旦敵軍不降，我便炸開南原的四門，不再糾纏也不再憐憫，我會將南原屠戮殆盡。”小西行長領命。
八月十四，小西行長命人請朝鮮軍派人至訪巖峯和議，李福南令通譯隨日軍前去，金敬老勸道：“兵使不可，領相嚴令不可與敵和議，如此必犯重罪！我等誓與敵寇戰至最後一兵一卒，死守南原，請兵使切勿因小失大！”
朝鮮軍通譯抵達訪巖峯，小西行長笑道：“朝鮮此番堅守南原，實在是辛苦，我素知北境騎兵善戰，也曾親自領教。我非常渴望能親率大軍再與北境騎兵一決死戰，但並不是在這南原，而是要在漢陽王京。
這南原不過偏僻小城，你們又兵寡力弱，我軍強攻之下南原再難撐過一日，不如獻城而降或棄城而走，至少也能留性命，去包圍漢陽王京，你們以爲如何？”
朝鮮軍通譯答道：“此事我不能做主，我只是奉兵使之命前來聽你如何說辭，據實彙報，如何決斷自有兵使答覆，在兵使答覆之前，請停戰靜候。”33小說網
小西行長立即起身，下達最後通牒：“你們朝鮮人怎麼都是這種回答？我沒有那個耐心靜候你們答覆。哼，我本沒有必要多此一舉，給予生路就該感激涕零。
你回去需將我方纔所言一字不落告訴李福南，日落之前我將遣使入南原索要答覆，若攔於城外，我們同樣將立刻攻城！
對了，如今城中應該很是缺糧吧？爲表誠意，這裏有軍糧二十擔，你們若再戰，這二十擔軍糧也幫不了你們，只是給李福南一個信號，讓他最好聽命，否則城中必將生靈塗炭。”
於是小西行長饋響送還，至黃昏時分日軍使者再來，被通譯引入南門，於龍門館與李福南共議。日使轉述小西行長之話：“小西大將敬告朝鮮全羅道兵使李福南，如今軍勢懸殊，南原一日可破，屆時必是人畜無存，吾受你忠勇之感，願放出生路，望於來日與貴軍一較高下。奉勸貴軍立刻獻降或棄城而走，若再無答覆，悔之晚矣。”
李福南果然嚴詞回絕，厲聲道：“爲將者當以馬革裹屍爲榮，我也請你轉告倭寇，本將也可給他們一次機會，趁早退去還可免遭我長刀屠戮。”
日使冷笑一聲，退出城外回報，而後日軍大舉攻城。在大部掩護之下，宇喜多秀家令敢死隊分爲四路奔向各門，堆砌焙烙玉以炸開城門。在朝鮮軍阻擊之下，敢死隊進展稍顯緩慢，但東門及南門仍被炸開，日軍加緊進攻，各門守軍戰死者逐漸遞增，漸漸孤危。
加藤嘉明及脅坂安治各領本隊身先士卒，數次攻入城內，城中百姓奔走哭泣，彼此哀嚎。到了入夜之後，突然下了大雨，但日軍不管不顧，乘暗再度冒雨攻城，激戰至子時方退。
八月十五，南原守兵已不足一千，彈盡糧絕，日軍攻入南原。李福南見狀，拉着南原府使任鉉道：“南原已破，當務之急你我應儘快領本部撤往全州與那裏的我軍會合，漢陽、星州、忠州也會發兵援助我們……事不宜遲，再晚必喪於倭寇之手，如今你我已爲南原拼盡全力，唯有留得性命再向倭寇復仇。”
任鉉驚異萬分：“兵使爲何前後判若兩人？爲堅守南原，兵使已將蛟龍山城全部焚燬，爲何如今又要撤往全州？事已至此，我身爲南原府使，當與南原同生共死，全軍將士都已立下誓言，請兵使也務必與敵血戰到底！”
李福南苦勸道：“南原已破，再難堅守，我們已堅持到了最後一刻，何必讓將士們白白送死？此時撤退並非臨陣脫逃，而是爲來日能重整旗鼓！你身爲府使更是肩負重任，更應顧全大局！”
任鉉堅辭不去，搖頭道：“還並未堅持到最後一刻！現在撤兵只會軍心大亂，而且撤往全州也停不下來。您此時撤走朝廷有無懲戒我不知道，但我身爲府使，此時撤走必然難逃一死，我任鉉必與南原共存亡！”
李福南聽後只好不再多言，任由任鉉離去。日軍攻入南原後轉入巷戰，朝鮮守軍中防禦使吳應井、駐防將金敬老、別將申浩、南原府使任鉉、通判李德恢、縣監李元春先後戰死。
李福南領手中最後的北境騎兵五百，奪了西門縱馬而出，趁間隙突圍而走。此次突圍也不順利，突圍之後他身邊僅剩五十騎，幾乎就是僅以身免。
至於其餘南原守兵則被全殲，日軍連一個活口都沒給他們留下。而日軍自身損失也十分嚴重，死傷七千有餘。正因如此，日軍在奪佔南原後立刻屠城一日以泄憤，南原小城之中朝鮮軍民由是盡絕。
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