В ночь на 23 июня, отведя войска на внешние валы крепости, немцы начали артобстрел, в перерывах предлагая гарнизону сдаться. Сдалось около 1900 человек в западной части цитадели (расположение 333 сп и 44 сп) и на Северном острове. В восточной части Цитадели защитникам крепости удалось, выбив немцев из примыкающего к Брестским воротам участка кольцевой казармы, объединить два наиболее мощных из остававшихся на Цитадели очагов сопротивления — боевую группу 455-го стрелкового полка, возглавляемую лейтенантом А. А. Виноградовым (начальником химслужбы 455-го стрелкового полка) и капитаном И. Н. Зубачёвым (заместителем командира 44-го стрелкового полка по хозяйственной части), и боевую группу так называемого «Дома офицеров» — подразделениями, сосредоточенными здесь для намечаемой попытки прорыва, руководили полковой комиссар Е. М. Фомин (военный комиссар 84-го стрелкового полка), старший лейтенант Н. Ф. Щербаков (помощник начальника штаба 33-го отдельного инженерного полка) и лейтенант А. К. Шугуров (ответственный секретарь комсомольского бюро 75-го отдельного разведывательного батальона).
Встретившись в подвале «Дома офицеров», защитники Цитадели попытались скоординировать свои действия: был подготовлен датированный 24 июня проект приказа № 1 (автор текста — капитан И. Н. Зубачёв), в котором предлагалось создать сводную боевую группу и штаб во главе с капитаном И. Н. Зубачёвым и его заместителем полковым комиссаром Е. М. Фоминым, подсчитать оставшийся личный состав. Однако в полной мере осуществить планы не удалось - немцы ворвались в Цитадель. Большая группа защитников Цитадели во главе с лейтенантом А. А. Виноградовым пыталась прорваться из Крепости через Кобринское укрепление. Но это окончилось неудачей: хотя группе прорыва, разделившейся на несколько отрядов, удалось вырваться за главный вал, её бойцы были почти все пленены или уничтожены подразделениями 45-й пехотнойдивизии, занимавшими оборону у огибавшего Брест шоссе.
К вечеру 24 июня немцы овладели большей частью крепости, за исключением участка кольцевой казармы («Дом офицеров») возле Брестских (Трёхарочных) ворот Цитадели, казематов в земляном валу на противоположном берегу Мухавца («пункт 145») и расположенного на Кобринском укреплении так называемого «Восточного форта» — его обороной, состоявшей из 400 бойцов и командиров Красной Армии, командовал майор П. М. Гаврилов(командир 44-го стрелкового полка). В этот день немцам удалось пленить 1250 защитников крепости.
25-26 июня
Продолжавшиеся попытки прорывов из Цитадели к успеху не привели. После проведённых 25-26 июня подрыва нескольких отсеков кольцевой казармы «Дома офицеров», последние 450 защитников Цитадели и пункта 145 сложили оружие.
29-30 июня
В подвалах казарм 333-го полка у Тереспольских ворот группа А. Е. Потапова и присоединившиеся к ней пограничники А. М. Кижеватова продолжали вести бой до 29 июня. 29 июня они предприняли отчаянную попытку прорыва на юг, в сторону Западного острова, с тем, чтобы потом повернуть к востоку. В ходе прорыва большинство его участников погибло или было захвачено в плен.
После сброса немцами 22-х 500кг бомб и авиабомбы весом в 1800 кг пал Восточный форт. Однако окончательно зачистить его немцам удалось лишь 30 июня (из-за начавшихся 29 июня пожаров).
Оставались лишь изолированные очаги сопротивления и одиночные бойцы, собиравшиеся в группы и организовывающие активное сопротивление, либо пытавшиеся прорваться из крепости и уйти к партизанам в Беловежскую пущу (многим это удалось). Майор П. М. Гаврилов (см. раздел "Последний бой") был пленён раненым в числе последних — 23 июля[9]. Одна из надписей в крепости гласит: «Я умираю, но не сдаюсь! Прощай, Родина. 20/VII-41». Сопротивление одиночных советских военнослужащих в казематах крепости продолжалось вплоть до августа 1941 года,[10] перед посещением крепости А. Гитлером и Б. Муссолини. Также известно, что камень, который А. Гитлер взял из развалин моста, был обнаружен в его кабинете уже после окончания войны[11]. Для устранения последних очагов сопротивления германское верховное командование отдало приказ затопить подвалы крепости водой из реки Западный Буг[11].
Немецкими войсками в крепости было взято в плен около 7 тыс. советских военнослужащих (по донесению командира 45-й дивизии генерал-лейтенанта Шлипера, на 30 июня было взято в плен 101 офицеров, 7122 младших командиров и бойцов[12]), 1877 советских военнослужащих погибло в крепости[8].
Суммарные потери немцев в Брестской крепости составили 1197 человек, из них 87 офицера вермахта на Восточном фронте за первую неделю войны[13].