美法联军现在共有兵力1.2万人，加上弗吉尼亚的民兵，人数就更多了。9月28日上午，联军从威廉堡向约克镇进兵，并在距离约克镇两英里的地方驻扎下来。10月1日，联军对约克镇形成了包围之势，通往外界的主要道路上都布满了军队。格拉斯爵士率领法国舰队，守候在海文湾，准备从水路进攻约克镇。当晚，美军在外围筑起了两个堡垒，但是次日凌晨便被英军炸了个粉碎。三名工兵当场牺牲，几十名士兵受伤。当时华盛顿也在现场，所幸的是，炸弹在他身边爆炸，激起了许多尘土，并没有伤害到他。
被困的英军由于缺乏足够的草料喂马，他们只好将马匹屠宰了扔在了河里。10月2日晚，塔尔顿率领一支部队悄悄地来到了格洛斯特角，企图在附近收集一些草料。3日上午，他带着几车玉米满载而归。正当他们快要到达约克镇的时候，突然听到身后传来了追兵的马蹄声。此时要逃跑已经来不及了，塔尔顿干脆就让骑兵们摆开阵势，准备同敌军展开一场激战。双方立刻投入了战斗，由于塔尔顿在人数上要多于法国骑兵，战斗开始的时候法军暂时处于不利的地位。然而，没过多久，另外一支法国骑兵也闻讯赶过来了。得到增援的法国骑兵将塔尔顿的骑兵队伍团团围住了。见势不妙，塔尔顿下令立刻撤退，他丢弃了所有的草料和玉米，翻身上马准备逃跑，这时一颗子弹打中了他的马腿，他一下子从马背上摔了下来。仓皇之中，他又翻身上了另外一匹马，匆忙地向四周的灌木丛中逃去。这场战斗英军共有三名军官死亡，数十名士兵受伤。这是塔尔顿在独立战争中的最后一场战斗，他撤回约克镇之后，便再也没有听到过有关他的任何消息。
正当美法联军攻打约克镇的计划进行得如火如荼的时候，华盛顿收到了格林将军在北方战场上的消息。七八月份，格林将军都率兵驻守在桑迪，等候援军的到来，马里恩上校率兵驻守在桑迪河的下游。由于援军迟迟未到达，为了避免错过战机，格林将军只好将驻军分成两路，向斯托尔特上校的军队发起了进攻。等到格林的部队快要抵达目的地时，斯图尔特早已撤退了，并在途中同从查尔斯顿撤出的一支军队会合。格林率兵紧随其后，密切地监视着斯图尔特的行踪。9月7日，格林将军正式向斯图尔特发起了进攻。进攻的部队分成了两路，第一路由马里恩将军率领，主要是南北卡罗莱纳的民兵团组成；第二路则由三支小分队组成，一支北卡罗莱纳地方军，一支弗吉尼亚地方军，另一支则是马里兰地方军。李上校负责指挥右翼，汉德森上校负责左翼，华盛顿上校率领的特拉华部队作为机动部队。在距离英军营地不到四英里的地方，他们遇到了50人的步兵团和50人骑兵团，这支部队由科芬上校负责指挥，是斯图尔特派出来的侦察兵。双方一见面便展开了激烈的战斗。格林将军命令华盛顿上校率领骑兵部队将隐藏在灌木丛中的英军赶出去，同时他还命令汉德森上校负责协助华盛顿上校的进攻。灌木丛中荆棘丛生，大大影响了华盛顿上校骑兵队伍的战斗力。英军拿刺刀刺杀战马和美军，一时间，美军损失惨重。等汉德森上校赶到的时候，华盛顿上校的骑兵已经是溃不成军。汉德森上校立即将剩余的骑兵集合起来，拿刺刀逼向灌木丛中的英军，无奈之下，英军只好撤退。格林乘胜追击，占领了英军的营地。然而，没过多久，大批英国援军又赶了过来，他们将美军团团围在军营里面，并向美军开炮。在这样的情况下，格林将军只好下令撤出了敌军军营。
10月6日，林肯将军受命在约克镇城下挖了一条平行战壕，这个战壕距离敌军有600码远，目的是为了在上面修建两个多面堡。负责挖战壕的包括一支法国盟军，开挖的工作进行得很隐秘，直到天亮敌人才发现美军的行动。敌军立刻用排炮向战壕轰炸，但是美军丝毫不理睬敌军，躲在隐蔽处继续开挖。此刻美法联军体现了良好的配合协助精神。9日下午，他们终于挖好了平行战壕，第二组和第三组的炮队已经做好了对敌人进行攻击的准备。华盛顿总司令打响了进攻的第一枪，随后炮兵们前仆后继地开始向敌军的堡垒进行轰炸。为了筹集资金，尼尔逊州长甚至将自己的房子都典押了出去。当被问到哪个地方是集中轰炸的最佳地段，他指着自己的房子说：“那里可能被敌军拿来做司令部，因此朝着那栋房子轰炸应该没错。”当后来知道那所房子实际上属于州长的私人财产之后，所有的人都不禁对州长肃然起敬。在独立战争期间，尼尔逊州长为了国家的利益，甘愿舍弃个人的利益，这种无私的奉献精神正是他爱国情感的具体表达。尼尔逊州长有一个叔叔住在镇上，他一直担任政府秘书，由于患有痛风，未能参加独立战争。英军占领约克镇的时候，他依然待在城中。这位老人的两个儿子都参加了独立战争，效命于华盛顿的麾下。华盛顿派人给英军送去一封信，希望他们能够让这位老人平安地离开小镇。慑于老人的声誉和威望，康沃利斯不敢将他扣留在城里，于是他给老人发了通行证，允许他离开了约克镇。老人在仆人的陪伴下来到了华盛顿司令部，并向司令描述了炮轰的效果。康沃利斯的司令部果然设在州长府，不过在第一轮轰击之后他便撤离了。美军对约克镇的轰炸持续了三四天的时间，美军隔天换班一次守候在战壕里。双方的炮弹在空中接二连三地交叉而过，白天可以清楚地看到是一个个黑球在空中飞，晚上，这些黑球则变成了冒着白烟的流星。当炮弹下坠时，便在空中形成了一个呼啸的陀螺，坠落在地上引起了巨大的爆炸，刹那间，弹片横飞，浓烟四起，大地都被震得摇晃了起来。
敌人未完成的工事遭到了毁灭性的打击，不仅大炮被击毁，就连士兵们也当场毙命。法军舰队的大炮准确地轰炸了英军停靠在西北边的舰船，有三艘巡洋舰和一艘运输船被击中，大火一直烧到了桅杆顶。船上的海军被炸得仓皇逃窜，许多人当场被炸死了，没有被流弹击中的士兵也立刻跳入水中仓皇逃命。9月11日晚，施托伊本男爵率兵又挖了一条平行战壕。近两三天，英军躲在工事内拼命地向美军扫射，这让美军非常恼火。敌人密集的火力成为美军进军的巨大障碍。于是，联军准备炸掉这两个堡垒，为深入约克镇扫清障碍。14日晚，拉斐特侯爵率美军支队前去攻打离河口比较近的那个堡垒，维奥梅尼指挥法军支队去攻击另一个堡垒。法军支队动身前，罗尚波爵士给士兵们做了热情洋溢的演说，他鼓励士兵们一鼓作气，将这个堡垒顺利地拿下来。
拉斐特将美军的任务交给了自己的副官吉迈特，这让汉密尔顿心生不悦。他高喊此举不公平，因为当日是他值班，攻打堡垒的任务应该交给他去完成。拉斐特向他解释说，这个决定是总司令做出的，军令不能擅自更改。汉密尔顿立刻给华盛顿写信，要求委派他去执行这个任务。华盛顿不知道那边究竟发生了什么事情，便派人向侯爵求证，当了解到那天确实是汉密尔顿当班之后，他当即指示让汉密尔顿去执行这个光荣的任务。侯爵便按照总司令的意思重新做了安排，先锋队由汉密尔顿负责，前去攻打敌军的另一侧堡垒。
当晚8点钟左右，两支先锋队对两个多面堡同时发起了进攻。汉密尔顿率领部下冲向棱堡，迫不及待地发起了进攻。士兵们没有等待工兵拆下铁丝网，就像丛林战士那样爬上了碉堡。他们在堡垒下用肩膀筑起了一道人梯，汉密尔顿踩着士兵们的肩膀率先爬上了堡垒，其他士兵则先后也爬上了堡垒。在此期间，敌军没有朝他们放枪。美军用刺刀夺取了堡垒，双方展开了激烈的肉搏战，此战美军阵亡8名战士，7名军官受伤。英军除了死亡8人，包括坎贝尔上校在内的17名官兵全部被俘。一名新罕布什尔州的炮兵队长打算枪毙了坎贝尔为牺牲了的斯凯默将军报仇，但是被汉密尔顿制止了。法军进攻的那个堡垒防守更加严密，在向堡垒发起进攻的时候，遭到了敌军的负隅顽抗。法军的行动相比美军迟缓了许多，剪掉铁丝网就浪费了很多时间，而且使他们的行动完全暴露在敌军的火力之下，在发起冲锋时，损失了不少法国士兵。但是这支英勇的先锋队没有忘记罗尚波爵士临行前的鼓励，他们依然斗志昂扬地将战斗继续下去。在敌人猛烈炮轰下，三分之一的士兵英勇地倒在了战场上。华盛顿被眼前的景象深深感动了，他翻身下马，同诺克斯以及林肯将军一起来到瞭望台观察战场上的形势。敌人的炮弹在空中呼啸而来，在瞭望台附近爆炸，弹片险些击中了华盛顿的头部。诺克斯将军觉得这里太危险，就劝他回到指挥部去。但是华盛顿坚持要留在瞭望台，以随时掌握军情。他在瞭望台上一直待到战争结束的那一刻，他兴奋地握着林肯将军和诺克斯将军的手，激动地说：“胜利了！哈哈，我们胜利了！”他眼里闪烁着胜利的泪花，同时也为牺牲的士兵们感到深切的缅怀。
这两个堡垒拿下来之后，美军的第二条平行战壕就要挖通了，联军的炮火几乎要将康沃利斯的防御工事夷为平地。康沃利斯面对危急的形势，不禁心焦如焚。他派人给亨利爵士送去了急件，他告知了英军目前面临的紧迫局势，担心美军的大炮马上就要冲破所有的防线长驱直入了。英军援军在海上滞留了一天，这大大影响了英军在南方的战局。原本定于10月5日就能抵达的海军，现在依然停留在港口没有出发。康沃利斯了解到了这一情况，绝望的他依然平静地给亨利爵士写了一封信，在信里他建议援军继续留在纽约算了，因为等他们赶过来，约克镇估计已经被美军占领了。为了延缓危险的到来，康沃利斯命令手下人突袭联军的炮台。16日凌晨，阿波科尼中校接受了这个任务，率领350名士兵前去实施突袭。他将队伍分成两路，护卫队以及榴弹兵负责攻打堡垒，轻骑兵负责掩护。美军的大炮迅速向他们瞄准，猛烈的火力使他们没有坚持多久就不得不撤退了。不过他们的突袭也取得了一定的效果，4名法国军官被他们的大炮击中不幸牺牲了。到了夜晚，第二条平行战壕已经全部挖通，所有的炮台也全部修筑完毕。此时，英军的炮台已经几乎全部被美军的大炮摧毁了，弹药也几乎消耗殆尽。
康沃利斯已经预料到了战争的结果，但是他不打算投降，而是在想尽办法逃脱。他准备放弃伤病员和辎重，率领一支精锐部队从美军的炮火中突围。他为自己制定了严密的逃脱计划，经由马里兰、宾州以及新泽西，最后抵达目的地。如果能够顺利逃到纽约，他打算同亨利爵士会合，然后再率部卷土重来。这是一个极其冒险的计划，如果不是到了四面楚歌的困境，他是绝对不会走这条道路的。但是，投降对于他来说，也几乎是不可能的。他宁愿铤而走险，也不愿意在美军面前举起投降的旗帜。为了配合这次逃脱行动，他命人秘密地准备了16艘大运输船，他留下一支部队照看伤病员，大部分的兵力则将乘船连夜逃往格洛斯特。不幸的是，当夜刮起了大风，将这些船只都吹散了，他们费了九牛二虎之力也未能将船只重新集中在一起。夜晚逃脱的计划泡了汤，凌晨时分，美军发现了这些船只，并掌握了康沃利斯企图逃跑的情报。