激战至夜间10时20分，日军的增援部队赶到，德军闻讯开始后撤到山前的出发地，乘坐汽车返回台东镇。
当夜，日军加强了在四方山的兵力，并派出前哨对海岸堡垒方向进行警戒，严防德军再来夜袭。事后，日军代表和德军代表共同协商，将阵亡的德军官兵安葬在四方山东北侧的大山。
在扫清驻青德军的外围防线后，日军推进至了当时的青岛市区范围内。德军守城的最后一道防线由五大堡垒组成，其中，中央堡垒位于如今的镇江北路上。德军深知，五大堡垒防线一旦被突破，德军将无险可守，再也无法组织有效的抵抗，因此在五大堡垒防线上布下重兵。由此，日德双方进入僵持阶段，直到1914年11月6日晚上。
攻击德军中央堡垒的日军部队，为山田旅团步兵第五十六联队（久留米部队)，由联队长加滕大佐率领的第三大队（队长是中岛少佐）担任主攻。11月6日晚，能见度良好，可以看清几十米开外的景物。傍晚5时30分，先有一个工兵小队来到外壕前沿，在铁丝网上剪开一个宽6米的大缺口，接着又冒着德军小湛山北堡垒方向的机枪火力，在内壕的铁丝网上剪开一个口子。晚上6时30分，工兵小队用炸药轰塌德军的外壕壁，同时在两个方向上开辟出供步兵突击队冲锋的巨大通道。随行的侦察兵仔细地观察了德军在阵前的火力部署和突击方向，返回后向大队部做了详细汇报。
加藤大佐根据汇报，断定日军有可能在此处突破德军的防线。而且，经过近几日的反复攻击，德军的战斗意志已经出现疲惫消沉。另外，德军一般在拂晓时分警觉性较高。故在此时，德军的兵力应全部布置在野战工事内，以待敌军突击。也正是由于德军这种消极古板的作战原则，给日军创造了一个极好的突击时机。
当晚8时许，日军第三大队要求炮兵停止轰击中央堡垒。晚9时30分，又派出一个小队的步兵，在工兵分队的协助下前往中央堡垒前沿实施突击。日军工兵在重机枪的掩护下，将外壕铁丝网破坏了近100米，还将两条突击通道扩大至10米宽。如果此次得手，后面紧跟着一个中队的步兵。夜间10时30分，日军第三大队第十中队第三小队出发。此时，德军好像也观察到日军攻击中央堡垒的意图，从夜间10时开始，德军后方炮台向日军中央集团的第三攻击阵地开炮轰击。午夜11时30分，日军突击队在德军的炮击声中向中央堡垒前沿进发。
11月7日凌晨0时50分，大队所属炮兵用掷弹筒和迫击炮向德军中央堡垒的后方阵地及小湛山北堡垒的北侧实施炮击，中央堡垒没有还击。凌晨1时，工兵分队在壕底架起三个梯子，日军悄然迅速地进入外壕，乘着夜幕悄悄上前，拆除堡垒正面高坡上的铁丝网，并翻过内壕来到掩蔽部的前面。
此时，德军堡垒依然是那样沉静。凌晨1时15分，工兵拆除了德军中央堡垒前边布设的电控地雷后，日军小队在中村少尉带领下，占领了德军前沿的散兵壕，来到距德军掩蔽部约50米处，对掩蔽部的周边地势进行近距离侦察，只见德军高大的掩蔽部仍然像往常一样，寂静无声。突然，防御工事里的值班德军发现了偷袭上来的日军，11名慌乱的德军在堡垒的北侧用重机枪封锁住通往掩蔽部的小路。日军突击队见状立刻迂回至堡垒的南坡，利用高大的掩蔽部遮挡德军的机枪子弹。德军更加惊慌失措，向台东镇东堡垒方向退去。这时，工兵赶紧上前将电话线、地雷线、探照灯线等全部割断。
11月7日凌晨1时20分，日军突击队兵分两路迂回到堡垒的后方，来到巨大隐蔽部的大门前不足30米处时，发现外面只有一名德军的监视哨兵在值勤，那名德军士兵被眼前突如其来的情况惊呆了，竟忘了鸣哨报警，日军见状迅速地冲了上去。随后，日军包围了掩蔽部。这时，日军士兵已经来到掩蔽部大门外的楼梯口向掩蔽部内的德军喊话劝降。沉默片刻后，德军的指挥官决定放下武器。
很快，日军的太阳旗首次插上了德军的前沿堡垒。
中央堡垒沦陷以后，德军大感不妙，遂集中全部炮火轰击中央堡垒，组织军队反攻，企图夺回堡垒，但未能成功。日军乘势从前后两面夹击各堡垒，先后攻陷湛山、台东镇等堡垒。伊尔底斯兵营诸炮台随后也相继失守。
11月7日早6时，俾斯麦南炮台失陷。6时30分，俾斯麦北炮台亦告失守。至此，德军最后一道防线全线崩溃。7时，德军在观象山悬挂白旗投降。此役，德军战死150人，被俘4000余人，日军死亡1000余人。德军在投降前夕，将炮台火炮自行炸毁，军舰、浮船坞自沉海中。
1914年11月7日下午4时，青岛德军正式向日军投降，德军在青岛的总兵力为10735人，日本调集兵力5万余人，内有英军1682人。日军除从海上攻击外，又先后于龙口、崂山湾登陆，迂回背击青岛。经两个多月的陆海激战，德军终于投降。日军于1
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