6 декабря в 4 часа утра три пушки подали сигнал к штурму. С криками «ура» колонны двинулись к турецким укреплениям. Турки бешено сопротивлялись. Русские были беспощадны. Как только они проникли в крепость, «началась невообразимая резня». Русские солдаты словно обезумели: даже после того, как гарнизон сдался, они носились по улицам, истребляя мужчин, женщин и детей — всего погибло от 8 до 11 тысяч турок — «как вихрь самый сильный, — докладывал Потемкин Екатерине, — обративши в короткое время людей во гроб, а город верх дном». Роже де Дама со своими солдатами шел по грудам тел. В какой-то момент он провалился ногой вниз и попал каблуком в рот раненому турку. Челюсти сомкнулись и командующий колонной смог вытащить ногу, только разорвав сапог.

Солдаты пригоршнями хватали алмазы, жемчуг, золото; на следующий день в русском лагере драгоценные камни можно было купить за бесценок. На серебро никто не обращал внимания. Потемкин приберег для императрицы трофейный изумруд размером с куриное яйцо.

Около 7 часов утра Очаков был в руках русских. Потемкин приказал остановить погромы. Особые меры были приняты, чтобы защитить одежду и украшения пленных женщин и оказать помощь раненым. Все очевидцы, включая иностранцев, сообщают, что штурм был великолепно спланирован.

Князь вошел в Очаков со своей свитой и сералем — «прелестными амазонками». Очаковского сераскира, старого сурового пашу, привели к Потемкину с непокрытой головой. «Твоему упрямству обязаны мы этим кровопролитием!» — сказал ему князь. Сераскира удивила печаль русского главнокомандующего о погибших в бою. «Я исполнил свой долг, — ответил Гусейн-паша, — а ты свой. Судьба решила дело». И добавил с восточной учтивостью, что сопротивлялся так долго, чтобы сделать победу его светлости еще более блистательной. Потемкин приказал разыскать в руинах тюрбан коменданта.

Еще до того, как подробные отчеты дошли до Петербурга, уже циркулировали истории о небрежном отношении Потемкина к раненым. «Как про меня редко доносят правду, то и тут солгали», — объяснял он государыне. Светлейший отдал раненым свою палатку, а сам перебрался в кибитку.

Подполковник Карл Боур, самый быстрый курьер в России, помчался с донесением к императрице. Поздравляя Екатерину со взятием крепости, Потемкин писал, что захвачено 310 пушек и 180 знамен; потери русских составили 2500 человек, турок — 9500. Трупы врагов грузили на телеги, вывозили на Лиман и сбрасывали на лед, где они замерзали жуткими пирамидами.

Екатерина торжествовала: «За ушки взяв обеими руками, мысленно тебя цалую [...] Всем, друг мой сердечный, ты рот закрыл, и сим благополучным случаем доставляется тебе еще способ оказать великодушие слепо и ветренно тебя осуждающим».

Очаковская победа лишила австрийского императора возможности сваливать свои промахи на бездействие Потемкина и поэтому он совсем не был доволен русской победой: «Взятие Очакова очень выгодно для продления войны, а не для заключения мира», — брюзжал он. Но победа есть победа. Критики Потемкина были посрамлены. Над де Линем, утверждавшим, что Очаков не будет взят, смеялся весь венский двор. Прежние хулители Потемкина бросились писать ему льстивые поздравления. «Этот человек никогда не идет проторенной дорогой, — говорил Литглпейдж, — но всегда приходит к цели».

16 декабря в Петербурге служили молебен и салютовали сто одним залпом. Боур, произведенный в полковники и получивший золотую табакерку с брильянтами, поехал обратно, увозя для князя Таврического звезду св. Георгия и инкрустированную алмазами шпагу ценой в 60 тысяч рублей.